中間相瀝青基碳纖維的制備及其表面處理的研究.pdf

1、本文以日本AR中間相瀝青為原料，利用元素分析、紅外光譜分析等分析方法研究了其組成及結(jié)構(gòu)，分析在制備中間相瀝青基碳纖維過程中各個階段其結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化。實驗結(jié)果表明，AR中間相瀝青在360℃時具有較好的可紡性，在紡絲溫度為360℃、壓力在0．01MPa、收絲速度為500r/min的條件下可以得到瀝青纖維，通過氧化、碳化可得到性能較好的瀝青碳纖維，并研究了碳纖維的斷面形貌。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，碳纖維的橫截面呈洋蔥皮及洋蔥皮-輻射

2、混合型結(jié)構(gòu)。 利用正交法研究了電化學(xué)氧化法對中間相瀝青基碳纖維表面處理過程中各因素對表面處理效果的影響，并獲得了優(yōu)化的表面處理條件。利用付立葉變換紅外光譜掃描，X射線光電子能譜等分析手段，對優(yōu)化的最佳條件下的表面處理效果進行表征。經(jīng)過驗證，證明在硝酸預(yù)處理時間為24小時，電解氧化時間為180s；電流強度為0．5A；電解質(zhì)濃度為0．6mol·L-1的條件下，碳纖維表面出現(xiàn)了羥基、羰基以及羧基等極性基團增長的現(xiàn)象，這使碳纖維的化學(xué)鍵

3、合點增加，從而增加碳纖維與基體間的粘結(jié)強度，提高了與樹脂的界面結(jié)合性能。另一方面，將處理后的碳纖維與樹脂復(fù)合制備樣條測試后發(fā)現(xiàn)，碳纖維表面處理過程將其復(fù)合材料的層間剪切強度（ILSS）提高到45．324MPa，較未經(jīng)硝酸預(yù)處理而直接進行電化學(xué)氧化表面處理的碳纖維提高了24．1％，較未經(jīng)表面處理碳纖維提高了49．4％。 另外，為了提高碳纖維與樹脂界面的結(jié)合力，陽極氧化后在其表面設(shè)計涂覆聚合物復(fù)合涂層來提高其復(fù)合材料的層間剪切強度。