碳纤维材料在高端领域的应用非常广泛,这与它的稳定性能有关系。碳纤维材料表面光滑、化学活性低、惰性大,在与树脂结合时存在一些壁垒,限制了使用的空间,所以需要对碳纤维材料的表面进行改性处理,来看看碳纤维表面改性的2种常用方法。
 
碳纤维表面改性的2种氧化方法介绍
 
    气相氧化法实现碳纤维表面改性
 
    气相氧化法是使用氧化剂的氧化反应,使得碳纤维表面发生改变,常用的氧化剂有氧气、臭氧、二氧化碳等。经过气相氧化处理的碳纤维材料,断裂强度越提升11%~13%左右。
 
    气相氧化法处理的优势在于设备简单、反应时间短、容易连接、没有污染、便于加工等,而劣势是高温氧化或急速氧化容易让碳纤维表面出现凹凸不平的情况。
 
    液相氧化法实现碳纤维表面改性
 
    液相氧化法是提高碳纤维复合材料强度的一种有效方法,是利用硝酸、酸性高锰酸钾等溶液作用于碳纤维表面,形成微孔或刻蚀沟槽来增加碳纤维表面能。
 
    液相氧化法相比于气相氧化法来说更加温和,不易产生凹凸不平和裂解的情况。液相氧化法常用的溶液为浓硝酸和不同浓度的硝酸。
 
    利用硝酸氧化处理的碳纤维材料,拉伸强度更高,但不宜长时间处理,否则容易造成强度急剧下降。处理后的碳纤维表面的梭基等基团随着处理时间和温度增大而增多,除此外,还同时受环境温度和试验时间影响,纤维断裂强度会在当温度超过10090,时间超过2h时明显下降。
 
    液相氧化法存在一个较大的弊端,就是溶液的后续处理问题,废酸液是有腐蚀性的,容易对环境造成污染,对设备造成侵蚀,需要科学的处理才行。
 
    碳纤维的表面氧化,其实除了气相氧化法和液相氧化法外,还有电化学氧化法,这3种都是氧化法下的选择,另外还有表面涂层法、表面沉积法和表面聚合物接枝法等。