碳纤维表面处理对树脂基复合材料力学性能影响研究进展.pdf

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1、第43卷，第5期工程塑料应用Vol·43·No．5M1452015年5月ENGINEER1NGPLASTICSAPPLICATIONay2015doi：lO．39690．issn．1001-3539．2015．05．029碳纤维表面处理对树脂基复合材料力学性能影响研究进展孙占英，(1．河北科技大学材料科学与工程学院，石家庄050018；2．河北省材料近净成形技术重点实验室，石家庄050018)摘要：综述了近期国内在树脂基复合材料用碳纤维表面处理方面的研究进展。其中碳纤维表面处理方法主要包括氧化处理、表面涂层处理、等离子体处理以及超临界流体处理等，对采用

2、这些处理方法后碳纤维增强树脂基复合材料的相关力学性能变化情况进行了总结归纳。关键词：碳纤维；复合材料；力学性能；表面处理中图分类号：TQ327．3文献标识码：A文章编号：1001—3539(2015)05—0145-04ResearchProgressonEffectsofCarbonFiberSurfaceTreatmentonMechanicalPropertiesofResinCompositesSunZhanying’(1．CollegeofMaterialScienceandEngineering，HebeiUniversityofScien

3、ceandTechnology，Shijiazhuang050018，China；2．HebeiKeyLaboratoryofM~efialsNear-NetFormingTechnology，ShOiazhuang050018，China)Abstract：Researchprogressesonsurfacetreatmentmethodsofcarbonfiberusedforresincompositesathomeinrecentyearswerereviewed．Thesurfacetreatmentmethodsofcarbonfiber

4、mainlyinvolvetheoxidationtreatment，surfacecoatingtreatment，plasmatreatmentandsupercriticalfluidtreatment．Themechanicalpropertieschangesofthetreatedcarbonfiberreinforcedresincompositesweresummarized．Keywords：carbonfiber；composite；mechanicalproperty；surfacetreatment碳纤维复合材料由于具有优异的力

5、学性能在航空航碳纤维表面引入羟基、羧基、醚基等含氧官能团，从而使得碳天、宇宙飞船、武器装备、汽车工业等重要领域获得广泛应用纤维表面由惰性材料改为高反应性的活性材料。目前较常[1】。由于其战略地位十分重要，世界各国对其都投入了大量见的氧化处理方法主要有电化学氧化、液相氧化法、气相氧研究。碳纤维复合材料中较为重要的一大类为碳纤维增强化法、气液双效氧化法等。树脂基复合材料，其构成成分主要为碳纤维、树脂基体与两李昭锐[3采用电化学氧化法处理聚丙烯腈(PAN)基碳者之间的界面。碳纤维与树脂之间的界面对复合材料力学纤维表面，研究表明电化学氧化法改善了碳纤维表面惰性

6、状性能有十分重要的影响。碳纤维增强树脂基复合材料作为态，增强了其与环氧树脂基体的界面作用力，其层间剪切强工程结构材料使用时，要求其层间剪切强度至少在80MPa度可提高到87MPa以上；研究还表明，碳纤维表面含氧量以上，最好在90MPa以上。而未经表面处理的碳纤维增强及含氧官能团、表面粗糙度不是影响层问剪切强度的最主要树脂基复合材料的层间剪切强度一般为50～60MPa，达不到因素，碳纤维表面自由能，特别是极性自由能的发展变化是使用要求的下限；碳纤维经表面处理后，相应的复合材料层影响层间剪切强度关键因素。间剪切强度可提高到80～120MPa，能满足使用要求

7、[2]。因郭云霞等采用电化学氧化法对PAN基碳纤维进行此，为了提高碳纤维增强树脂基复合材料的力学性能，对碳表面处理，并研究了碳纤维表面状态与其增强环氧树脂基复纤维表面处理至关重要，国内很多学者都对此问题展开过深合材料力学性能的关系。结果表明，电化学氧化法改善了碳入研究。笔者从氧化处理、表面涂层处理、等离子体处理以纤维表面的物理性质和化学性质，提高了碳纤维与环氧树脂及超临界流体处理等方面综述了近年来国内在树脂基复合间的粘结性，使复合材料的层间剪切强度提高26％。材料用碳纤维表面处理方面的研究进展及其对复合材料力杜慧玲等对碳纤维进行了浓硝酸液相氧化表面处理

8、，学性能的影响情况。河北科技大学五大平台开放基金课题1氧化处理联系人：孙占英，讲师，主要从事纤