碳纖維等離子處理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 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，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，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。