常壓等離子體處理對(duì)國(guó)產(chǎn)PAN基碳纖維表面性能影響的研究.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)以4，4＇-二苯氨基醚(4，4＇-ODA)和3，3＇，4，4＇-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)為單體原料，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑制備耐高溫聚合物基體聚酰亞胺（Polyimide，PI）樹(shù)脂，通過(guò)包埋國(guó)產(chǎn)PAN基碳纖維，制成聚酰亞胺基單纖復(fù)合材料。PAN基碳纖維根據(jù)隨機(jī)數(shù)制樣，利用He/O2常壓等離子體技術(shù)對(duì)其表面進(jìn)行0s，4s，8s，16s，32s的改性處理，并通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線(xiàn)光電子能譜(XPS

2、)、動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試(DCAT)來(lái)分析討論不同等離子體處理時(shí)間0s、4s、8s、16s、32s對(duì)碳纖維表面形貌、表面元素組成以及表面潤(rùn)濕性能的影響及變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:He/O2常壓等離子體處理時(shí)間為16s時(shí)，在纖維表面引入了大量的含氧基團(tuán)，表面極性基團(tuán)含量得到提高;同時(shí)He/O2等離子體處理對(duì)纖維表面產(chǎn)生清潔作用，并隨著等離子體處理時(shí)間的延長(zhǎng)，表面刻蝕程度加大，在32s處理時(shí)間時(shí)溝槽略有加深;同時(shí)從PAN基碳纖維表面能的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)

3、，隨著處理時(shí)間的增加，表面能呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，當(dāng)?shù)入x子體處理時(shí)間為32s，其表面能達(dá)到最大值，此時(shí)潤(rùn)濕性最好。
　　 采用Weibull理論評(píng)價(jià)碳纖維拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)，以界面剪切強(qiáng)度(IFSS)表征PAN基碳纖維聚酰亞胺基單纖復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)入x子體處理時(shí)間一定時(shí)，拉伸隔距越小，纖維拉伸強(qiáng)度越大，分散性越低;當(dāng)測(cè)試隔距一定時(shí)，等離子體處理對(duì)纖維的強(qiáng)度及分散性影響不大，在5mm和10mm隔距下，碳纖維的拉伸強(qiáng)度反而略

4、微有所上升。在10mm拉伸測(cè)試隔距下，等離子體處理時(shí)間為16s時(shí)，PAN基碳纖維聚酰亞胺基單纖復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度從107.1Mpa提高到147.9Mpa，提高了38.0％。當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到32s時(shí)，單纖復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度僅提高了23.0％。可見(jiàn)過(guò)長(zhǎng)的處理時(shí)間會(huì)削弱等離子體處理界面粘結(jié)性能的提高，因此要對(duì)處理時(shí)間長(zhǎng)度加以合理控制。
　　 綜上所述，He/O2常壓等離子對(duì)PAN基碳纖維表面以及界面改性的效果是十分顯著的。界面剪