尼龍用碳纖維表面改性方法

干式改性

1、氣相氧化法

氣相氧化法是立即將碳纖維（CF）放置氧化氣體中開(kāi)展表面氧化解決的一種方式 。液相氧化法使用簡(jiǎn)易、性?xún)r(jià)比高，對(duì)纖維改性實(shí)際效果不錯(cuò)。此辦法主要是根據(jù)對(duì)CF表面開(kāi)展氧化，使CF表面越來(lái)越更為不光滑，提升CF與滌綸（PA）環(huán)氧樹(shù)脂基體間的機(jī)械設(shè)備嵌鎖力。與此同時(shí)引進(jìn)活力官能團(tuán)提升CF表面能，提升與PA基體間離子鍵協(xié)力。此外，經(jīng)氧化解決改性的CF表面易生成羧基(—COOH)和甲基(—OH)官能團(tuán)，其易與PA基體中的酰胺鍵產(chǎn)生化學(xué)變化，在CF與環(huán)氧樹(shù)脂基體中間產(chǎn)生離子鍵，使CF與PA環(huán)氧樹(shù)脂基體間的作用力提高。除開(kāi)氣體外，活性氧(O3)還可以做為氧化劑對(duì)CF表面開(kāi)展氧化，用O3對(duì)PA6／CF復(fù)合材質(zhì)開(kāi)展氧化能夠引進(jìn)—COOH，纖維與基體頁(yè)面粘結(jié)性提高。

2、等離子體氧化法

等離子技術(shù)氧化法是一種主要的CF改性方式。CF經(jīng)等離子技術(shù)解決后在其表面轉(zhuǎn)化成了含氧量官能團(tuán)如—OH、醚基和羰基等活力官能團(tuán)。現(xiàn)階段最常見(jiàn)的是運(yùn)用超低溫等離子技術(shù)對(duì)CF表面開(kāi)展改性。如運(yùn)用氣體等離子技術(shù)對(duì)CF表面開(kāi)展改性，可使CF表面轉(zhuǎn)化成很多含氧量旋光性官能團(tuán)，提升 了CF與PA基體潤(rùn)滑性和作用力，與此同時(shí)此改性方式不容易對(duì)CF本身抗壓強(qiáng)度造成不良危害。

3、輻照處理法

輻照度解決做為高聚物改性的一種高新科技，具備環(huán)境保護(hù)、環(huán)保節(jié)能、高效率和技術(shù)簡(jiǎn)潔等優(yōu)勢(shì)。此工藝能夠有效的提高CF與PA基體的頁(yè)面粘結(jié)力，又不可能對(duì)CF自身抗壓強(qiáng)度導(dǎo)致?lián)p害。輻照度燈源有X射線、γ放射線、離子束、微波加熱和紫外線。在其中γ放射線最常見(jiàn)來(lái)對(duì)CF表面開(kāi)展改性，經(jīng)γ放射線輻照度的CF表面較未改性CF越來(lái)越更為不光滑，促使CF與PA基體中間的機(jī)械設(shè)備嵌鎖力提升。

與其他表面解決方式對(duì)比，輻照度解決有著非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。該方式高效率環(huán)保節(jié)能、實(shí)際操作簡(jiǎn)易，不容易在CF表面引入其他殘?jiān)钪匾氖沁m度的輻照度解決不容易毀壞纖維自身的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)。可是，輻照度解決還存有其他不夠的地區(qū)，如機(jī)器設(shè)備較為價(jià)格昂貴；對(duì)CF的改性的原理還不可以徹底把握，改性結(jié)果具有可變性。

濕法改性

1、液相氧化法

高效液相氧化法是利用將CF放置強(qiáng)堿（如濃硫酸）水溶液，促使纖維表面產(chǎn)生氧化轉(zhuǎn)化成—COOH和—OH等官能團(tuán)，提升 了CF的表面活力。與此同時(shí)強(qiáng)堿會(huì)浸蝕CF表面，使其表面的表面粗糙度提升，乃至?xí)谄浔砻娈a(chǎn)生蝕孔，提升CF與PA基體間的機(jī)械設(shè)備嵌鎖力。CF在強(qiáng)堿氧化全過(guò)程中表面表面粗糙度有所增加，與此同時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生坑槽和微縫隙等缺點(diǎn)，但這會(huì)造成 單條CF的硬度減少。除濃硫酸氧化外，還可以選用苯甲酸對(duì)CF表面開(kāi)展氧化解決。

2、陽(yáng)極電解氧化法

光電催化改性是另一種關(guān)鍵的CF表面改性方式。在陽(yáng)極氧化電解法氧化法中，CF做為陽(yáng)極氧化，而負(fù)極一般 為高純石墨。根據(jù)電解法促使CF表面產(chǎn)生氧化反映，轉(zhuǎn)化成含氧量官能團(tuán)，提升 了CF的表面能和表面粗糙度。但陽(yáng)極氧化氧化法在提升CF與PA頁(yè)面融合的與此同時(shí)，也會(huì)對(duì)單條CF的抗壓強(qiáng)度導(dǎo)致危害。

3、上漿處理

退漿解決能夠在纖維表面引進(jìn)很多活力官能團(tuán)，提升CF的表面活力，造成的官能團(tuán)會(huì)進(jìn)一步與基體產(chǎn)生化學(xué)變化，從而使纖維與環(huán)氧樹(shù)脂基體融合得愈發(fā)密切。該方式不容易使纖維表面造成缺點(diǎn)，與此同時(shí)并不會(huì)影響到其抗拉強(qiáng)度。退漿劑的選用很重要，其與CF的相溶性立即影響了CF與基體頁(yè)面的粘結(jié)力，故CF退漿是一個(gè)十分復(fù)雜的全過(guò)程。當(dāng)退漿劑蔓延到高聚物基體時(shí)會(huì)對(duì)復(fù)合材質(zhì)的頁(yè)面抗壓強(qiáng)度發(fā)生危害，頁(yè)面抗壓強(qiáng)度提高或是減少在于他們相互之間的相溶性。若退漿劑中的官能團(tuán)對(duì)CF具備優(yōu)先選擇可選擇性，則不利纖維在基體中的均衡分散化，造成 纖維與基體中間產(chǎn)生欠缺頁(yè)面。

納米材料多尺度改性

CF表面粘附“多尺度”納米復(fù)合材料是一種合理的改性方式，能夠提升纖維表面有機(jī)化學(xué)活力，提升纖維與環(huán)氧樹(shù)脂基體的浸潤(rùn)性，改進(jìn)CF與PA中間的頁(yè)面粘結(jié)力。納米復(fù)合材料改性纖維表面關(guān)鍵有這兩種方式。一種辦法是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)潔的浸涂方式，將纖維滲入帶有納米復(fù)合材料的懸濁液中；另一種方式是根據(jù)堆積技術(shù)性，如有機(jī)化學(xué)液相堆積(CVD)和引入有機(jī)化學(xué)液相堆積(ICVD)將這種納米復(fù)合材料立即熱聚合到纖維表面。這2種技術(shù)性都是其優(yōu)勢(shì)和局限，比如后面一種能夠提升纖維／基體頁(yè)面粘接抗壓強(qiáng)度，但卻會(huì)使單纖維抗壓強(qiáng)度減少。而選用浸涂法在CF表面引進(jìn)納米復(fù)合材料，可提升CF表面表面粗糙度，與此同時(shí)更改纖維表面活力，從而提高CF與PA頁(yè)面間的離子鍵協(xié)力。

納米碳管(CNTs)因其優(yōu)良的物理性能和導(dǎo)電率常被作為添加物來(lái)改進(jìn)復(fù)合材質(zhì)的物理性能和導(dǎo)電率。將CNTs熱聚合到CF表面能夠合理地提升其表面積，提高CF與PA基體頁(yè)面的機(jī)械設(shè)備嵌鎖力，有益于地應(yīng)力在基體和纖維中間傳送；在CNTs熱聚合到CF表面全過(guò)程中會(huì)加入很多活力官能團(tuán)，改進(jìn)了CF與PA基體的浸潤(rùn)性，纖維與基體間很多離子鍵的轉(zhuǎn)化成，促使復(fù)合材質(zhì)的頁(yè)面粘結(jié)力改進(jìn)。CF表面熱聚合CNTs，最后的改性實(shí)際效果在于CNTs在CF表面分布均勻水平和CNTs與CF中間融合的高低。CNTs／CF做為提高相能夠使CF提高PA復(fù)合材質(zhì)做到多尺度提高的實(shí)際效果，CNTs為復(fù)合材質(zhì)給予納米提高，與此同時(shí)CF為復(fù)合材質(zhì)給予微限度提高。二者協(xié)同效應(yīng)于PA基體，巨大地緩解了復(fù)合材質(zhì)頁(yè)面粘結(jié)力，做到多尺度提高實(shí)際效果。