碳纖維等離子處理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-07-05

碳纖維因具有高的比模量和比強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性以及較低的線性熱膨脹系數(shù)，被作為增強(qiáng)相大量地應(yīng)用于聚合物復(fù)合材料。特別是航天航空以及交通運(yùn)輸部門，越來越多地使用碳纖維代替金屬來減輕飛行器和交通運(yùn)輸工具的質(zhì)量，提高其燃料效率和動力學(xué)性能。然而，碳纖維由于表面邊緣活性碳原子少和表面能較低，表現(xiàn)出惰性的特點(diǎn)，并且與樹脂基體的潤濕性差，在生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料過程中產(chǎn)生的內(nèi)部孔隙也會導(dǎo)致纖維和基體之間的界面不連續(xù)，這些都會對復(fù)合材料的力學(xué)性能造成不利影響，尤其對界面剪切、層間剪切和抗沖擊等性能。因此，提高碳纖維和基體的結(jié)合度，充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異性能，對于提升復(fù)合材料的性能具有重大的意義。

通過對碳纖維表面進(jìn)行等離子處理能夠有效地改善纖維和基體之間的界面性能。

碳纖維等離子處理

等離子處理法是利用氣體放電或者高頻率的電磁波震蕩產(chǎn)生的高能量離子體來轟擊纖維表面，對碳纖維進(jìn)行表面處理。

低溫等離子體包括大量活性粒子，如高能電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)的氣體原子和分子以及光量子等，這些粒子與碳纖維表面發(fā)生諸如刻蝕和清潔、氧化、接枝、活化、聚合等相互作用，是低溫等離子體處理碳纖維表面的基礎(chǔ)。

一方面，高能量的粒子轟擊纖維表面使纖維分子激發(fā)、電離和化學(xué)鍵斷裂，在纖維表面上產(chǎn)生各種極性基團(tuán)和自由基，提高纖維表面的潤濕性，從而增加了樹脂在纖維表面的粘附性。

另一方面，高能量的電子通過加速較低溫度的活性離子引起了濺射效應(yīng)，可以清除纖維表面雜質(zhì)，使得纖維表面粗化，在纖維和樹脂基體之間形成機(jī)械聯(lián)鎖。

氧等離子體處理還可以提高碳纖維表面含氧基團(tuán)的濃度，改善纖維表面的粗糙度。等離子處理法僅僅通過改變纖維表層的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)來提高纖維表面和基體間的粘結(jié)能力，而不會對纖維本體的大部分力學(xué)性能造成改變。

使用低溫等離子體處理碳纖維表面具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如清潔環(huán)保、省時高效、對纖維損傷小、適于連續(xù)化生產(chǎn)等。當(dāng)然，使用低溫等離子體處理碳纖維表面的最大優(yōu)勢還在于碳纖維表面的疏水性和化學(xué)惰性得到很好改善，形成的復(fù)合材料界面性能得到提高。