碳纤维表面改性的方法（上）
碳纤维材料的高强度和高模量性能，深得航空航天领域的重用。不过碳纤维材料需要经过一系列的加工来改善界面的粘接强度，来提升碳纤维的性能。其中对碳纤维表面的处理非常重要，碳纤维表面处理的方法有很多，本篇文章来介绍一下表面氧化法和表面涂层法。
1、表面氧化法
表面氧化法是较为常用的一种方法，主要应用于碳纤维的预处理阶段，让碳纤维外表面被“刻蚀”，同时在石墨结构的碳原子未饱和区域产生羰基和羟基等基团，引入足够高浓度的活性基团，使复合材料的界面粘合强度得到有效提高。表面氧化法经过这些年的研究，可以细分为气相氧化法、液相氧化法和电化学氧化法3种。
a、气相氧化法用氧化性气体氧化表面引入极性基团，并给予适宜的粗糙度来提高复合材料层间剪切强度，是一种设备简单、操作方便、理效果好的处理方法；但氧化深度难以控制。
b、液相氧化法目前应用较多的氧化剂是浓硝酸和不同浓度的硝酸，但酸液和氧化剂会被碳纤维表面吸附，处理后不易被水洗脱，一定程度上会影响复合材料的性能。
c、阳极电解氧化法利用碳纤维的导电性能，以碳纤维作为阳极，石墨、铜板或镍板等作为阴极，在直流电场作用下，以酸碱盐溶液作为电解液，对碳纤维进行表面改性。反应速度快，氧化缓和且易于控制，改性效果显著。缺点是对碳纤维强度损伤较大，若不尽快涂覆树脂，处理的效果会很快消失。
2、表面涂层法
表面涂层法是在碳纤维材料表面上喷涂一层耐氧化涂层，一般涂层根据涂层物而异，涂层工艺各不相同，所制得的制品的特性也不相同。表面涂层法同样也有细分，分别是偶练剂涂层法、溶胶-凝胶涂层法和电聚合涂层法。
a、偶联剂涂层法是利用偶联剂的双官能团化学结构，一端与纤维表面反应，一端与基体树脂反应，增强碳纤维与基体之间粘结性。界面改性效果好，且不会损伤纤维本身的力学性能。
b、溶胶-凝胶法是将碳纤维在涂层溶胶中浸渍，然后在惰性气氛下高温焙烧获得涂层，在对碳纤维表面改性的同时提高耐氧化性。
c、电聚合涂层法是在电场的引发作用下，使物质单体在碳纤维表面通过电场的引发作用进行聚合反应生成聚合物涂层，设备简单、工艺参数容易调节和控制。
表面氧化法和表面涂层法的内容远不止上面的这些文字介绍的简单，想要让碳纤维发挥出更强更稳定的性能同样也不简单。只有在碳纤维领域继续钻研，才能让国内的碳纤维水平赶超日本。
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