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碳纤维低温等离子表面处理技术

碳纤维具有高模量、高强度和优良的耐热性, 与高聚物复合可得到力学性能极为优异的复合材料, 被广泛应用于航空、航天、运动器材等领域。未经过表面处理的碳纤维与高聚物的界面结合较差, 达不到碳纤维复合材料的使用要求, 导致碳纤维的优越性能得不到有效利用。因此, 在使用碳纤维制备碳纤维复合材料时, 必须对碳纤维进行表面处理, 提高碳纤维复合材料的力学性能。


碳纤维表面处理的方法很多, 其中低温等离子表面处理是20世纪60年代出现的一种新的材料表面处理技术。等离子表面处理是一种干式工艺, 具有节能、无公害、处理时间短、效率高以及能满足环境保护要求等优点。与放射线处理、电子束处理等其他干式工艺相比, 等离子表面处理的独特之处在于其作用深度仅涉及距离材料表面几纳米到几百纳米范围, 只改变材料表面的物理和化学特性, 材料本身物理、化学特性不发生改变。这些优点使得低温等离子体技术成为改善复合材料界面结合效果的一种重要手段。

低温等离子表面处理技术对碳纤维表面处理的效果明显, 在碳纤维表面形成极性官能团的效果与阳极氧化法碳纤维表面处理的效果相当, 低温等离子体对碳纤维表面的刻蚀效应比阳极氧化法碳纤维表面处理的效果明显。