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碳纤维表面污染物是如何被等离子体解决掉的?

        多年来,国内外学者和工业界对碳纤维表面改性开展了大量研究工作。其中,主要的研究重 点是从提高碳纤维表面粗糙程度和增加表面化学官能团的角度,来改善纤维表界面性能。常见的碳纤维表面改性方法主要包括表面氧化处理、表 面涂层处理、高能射线辐照、超临界流体表面接 枝和等离子体表面改性等。其中,由于电化学氧化法具有生产连续、处理条件易控等特点,已在工业领域中得到实际应用。但其仍需要使用大量的化学试剂、消耗大量的能源并产生大量的废水废液,且对于高模量碳纤维,由于氧化困难,需延长处理时间。相比而言,等离子体表面改性技术具有清洁环保、省时高(效)等优点,是目前具工程化应用前景的一种方法。其作用原理主要包含两方面:一方面通过活性粒子使纤维表面形成自由基和极性基团,增强表面自由能和浸润性;另一方面通过刻蚀作用,增加纤维比表面积和表面粗糙度,并清(除)纤维表面污染物。

等离子体

        为改善碳纤维与树脂基体等的黏合性、提高复合材料的层间剪切力而须进行的表面处理。目的是增加碳纤维的极性基团如羧基、羰基和内酯等官能团,增加表面积,提高与树脂母体的浸润性和黏合力。前对碳纤维表面进行改性的方法较多,主要包括(1)液相氧化法(2)等离子体处理法(3)阳极电解或电沉积处理法(4)臭氧处理法;(5)气相氧化法(6)表面高能辐射法(7)共聚改性法以及偶联剂处理法等。这些方法都能基本满足碳纤维表面性能改性需要,但是工艺较为复杂,处理时间长,表面改性不均匀等问题。
        碳纤维作为优良的复合材料增强剂,在其实际应用过程中,为了修补缺陷,进一步提高性能,并满足不同的使用需求,经常会在碳纤维表面屠夫一层新的材料。涂层方法很多,包括PVD、CVD、电镀、化学镀和sol-gel等技术。石墨烯这种材料具有已知材料很好的强度,优异的导电性和导热性,经过化学功能化以后的单层石墨烯在水及有(机)溶剂中具有很好的溶解性,有利于其均匀分散及成型加工,目前现有的等离子体处理碳纤维表面改性技术专利没有涉及经纳(米)石墨烯溶胶涂覆后的碳纤维再经等离子体技术进行表面改性的方法。

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