为提高碳纤维与树脂基体的结合性能, 通过超声氧化处理对碳纤维进行了表面改性; 用扫描电镜、激光拉曼光谱仪对处理前后的碳纤维表面形貌、结构等进行了分析, 并对碳纤维的浸润性及其与树脂基体间的结合性能进行了研究。结果表明: 超声氧化处理后, 碳纤维表面产生了更多的沟槽, 且其石墨化程度有了一定提高; 处理后碳纤维表面酸性官能团含量随处理时间的延长而增多, 其与水的浸润性明显提高; 与未处理的相比, 处理后的碳纤维与环氧扫描基体的界面剪切强度提高了33%。
所属栏目
收稿日期
2010/11/192011/10/9
作者单位
魏楠:南京航空航天大学材料科学与技术学院, 南京 210016
王经文:南京航空航天大学材料科学与技术学院, 南京 210016
备注
魏楠(1986-), 男, 山东济南人, 硕士研究生。
引用该论文:
WEI Nan,WANG Jing-wen.Influence of Ultrasonic Oxidation on Surface Properties of Carbon Fibers[J].Materials for mechancial engineering,2011,35(11):28～31
魏楠,王经文.超声氧化处理对碳纤维表面性能的影响[J].机械工程材料,2011,35(11):28～31
参考文献
【1】
贺福.碳纤维及其复合材料[M]. 北京:科学出版社,1997.
【2】
李东风,王浩静,贺福,等.T300和T700炭纤维的结构与性能[J]. 新型碳材料,2007,22(1):59-64.
【3】
王玉果,王玉林,万怡灶,等.纤维表面处理对三维编织碳纤维/环氧复合材料力学性能的影响[J]. 兵器材料科学与工程,2001,24(2):41-43.
【4】
FU Xu-li, LU Wei-ming, CHUNG D D L.Ozone treatment of carbon fiber for reinforcing cement[J]. Carbon,1998,36(9):1337-1345.
【5】
SERP P, FEGUEIRIDO J L, P BERTRAND,et al.Surface treatments of vapor-grown carbon fibers produced on a substrate[J].Carbon,1998,36(12):1791-1799.
【6】
PARK S, KIM M.Effect of acidic anode treatment on carbon fibers for increasing fiber-matrix adhesion and its relationship to interlaminar shear strength of composites[J]. Journal of Material Science,2000,35:1901-1905.
【7】
房宽峻,蔡玉青,戴瑾瑾.影响电化学氧化后碳纤维表面官能团含量的因素[J]. 青岛大学学报,1998,13(2):12-14.
【8】
ZHANG Zhi-wei, HUANG Yu-dong, ZHANG Chun-hua,et al.Effect of γ-ray irradiation grafting on the carbon fibers and interfacial adhesion of epoxy composites [J]. Composites Science and Technology,2007,67:3261-3270.
【9】
SEVERINI F, FORMARO L, PEGORARO M,et al.Chemical modification of carbon fiber surfaces[J]. Carbon,2002,40(4):735-741.
【10】
LI J, CHENG X H.Evaluation of tribological performance of surface-treated carbon fiber-reinforced thermoplastic polyimide composite[J]. Journal of Applied Polymer Science,2008,107(2):1147-1153.
【11】
ZHOU X, LI Q, WU C.Grafting of maleic anhydride onto carbon black surface via ultrasonic irradiation[J]. Applied Organmetallic Chemistry,2008,22:78-81.
【12】
LI Q, WU G, MA Y,et al.Grafting modification of carbon black by trapping macroradicals formed by sonochemical degradation[J]. Carbon,2007,45(12):2411-2416.
【13】
CHWASIAK S.A wicking method for measuring wetting properties of carbon yarns[J]. Journal of Colloid and Interface Science.1973,42(2):300-312.
【14】
金士九,史瑞华,王霞,等.单丝拔出实验研究芳纶-环氧树脂界面相[J]. 复合材料学报,1994,11(4):20-25.
【15】
张新,马雷,李常清,等.PAN基碳纤维微结构特征的研究[J]. 北京化工大学学报,2008,35(5):57-60.
【16】
李峻青,黄玉东,王卓,等.γ射线辐照对碳纤维表面结构以及强度的影响[J]. 航空材料学报,2005,12(6):52-56.
【17】
PARK S, KIM B.Roles of acidic functional groups of carbon fiber surfaces in enhancing interfacial adhesion behavior[J]. Material Science and Engineering,2005,408:269-273.
【18】
XU Zhi-wei, LI Chen, HUANG Yu-dong,et al.Wettability of carbon fibers modified by acrylicacid and interface properties of carbon fiberepoxy[J]. European Polymer Jounral,2008,44:494-503.
