等离子体处理对国产高强碳纤维复合材料界面性能影响研究

在100W功率条件下,用氧等离子体对国产T800级碳纤维进行处理,通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、单丝拉伸强度测试等方法对处理前后碳纤维表面物理化学特性进行表征,采用微脱粘方式研究了等离子体处理前后碳纤维环氧树脂复合材料界面的结合性能。结果表明:等离子体处理使碳纤维表面发生明显刻蚀,显著地提高了其表面化学活性;处理时间为3min时,碳纤维力学性能未发生降低,而其复合材料界面剪切强度值(IFSS)可达最高的88.61MPa,相比于未处理碳纤维复合材料而言,IFSS增幅为97.39%。

碳纤维的等离子体表面处理技术研究进展

碳纤维表面所固有的疏水性和化学惰性制约了碳纤维复合材料的界面性能。等离子体表面处理技术通过刻蚀、清洁以及引入表面活性基团等作用,较好地解决了碳纤维表面与树脂基体的界面结合,提高了碳纤维复合材料的性能。主要综述了低温等离子体表面处理技术对碳纤维表面物理化学结构以及复合材料力学性能的影响方面的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

复合材料用碳纤维等离子体表面改性技术进展

近年来复合材料得到了广泛的应用,尤其在航空工业领域,已成为了世界强国竞相发展的核心技术。碳纤维树脂基复合材料作为复合材料中的优秀代表,由于其独特的性能优势,具有很大的发展潜力,但是界面结合强度是制约其应用的关键瓶颈。等离子体表面改性技术能提高碳纤维与树脂基的界面结合强度。总结了国内外学者工作,从等离子体处理装备发展和工艺参数影响两个角度对碳纤维等离子体表面改性技术的研究进展进行了阐述。在装备发展方面,重点介绍了在碳纤维表面处理研究中三类处理装置,包括射频等离子体处理装置、DBD等离子体处理装置和滑动弧射流等离子体处理装置,分析了各自的优缺点。在工艺参数方面,重点介绍了不同等离子体种类、等离子体处理时间、等离子体放电功率对碳纤维表面状态的影响规律。在此基础上,对碳纤维等离子体表面处理技术的未来发展方向进行了展望。

冷等离子体接枝处理对碳纤维织物/环氧复合材料界面性能的影响

采用冷等离子体接枝法对碳纤维织物进行表面处理,在纤维表面产生活性官能团,研究了冷等离子体接枝处理对碳纤维织物/环氧复合材料的层间剪切强度的影响。实验结果表明,冷等离子体接枝处理提高了碳纤维表面活性,从而改善了碳纤维织物/环氧复合材料的界面粘结性能,进而改善了复合材料的界面性能。

冷等离子体处理对碳纤维缝编织物/环氧复合材料界面性能的影响

采用冷等离子体对碳纤维缝编织物进行表面处理 ,并采用XRD对处理前后的碳纤维表面结构进行了分析 ,研究了冷等离子体处理对浸润性以及碳纤维缝编织物 /环氧复合材料的层间剪切强度的影响。实验结果表明 ,冷等离子体处理提高了碳纤维表面活性、浸润性 ,从而改善了碳纤维缝编织物 /环氧复合材料的界面粘结性能 ,进而改善了复合材料的界面性能。

低温等离子体碳纤维表面处理技术研究

采用低温等离子体法对碳纤维表面进行处理,并通过滴水试验、SEM、XPS测试处理效果。与阳极氧化法相比,低温等离子体法能更有效地改变碳纤维的表面性质。滴水试验表明经等离子体处理的碳纤维表面呈极性,与水的润湿性好;SEM测试结果表明,低温等离子体法处理的碳纤维表面沟槽比阳极氧化法的更多,前者表现出更强的表面修饰性;XPS测试结果表明,经等离子体和阳极氧化法处理后的碳纤维表面均含有羧基、羟基、羰基,低温等离子体处理后的碳纤维表面的极性官能团总含量为17%。

PET缝编碳纤维织物冷等离子体处理对RTM成型浸润性的影响

RTM工艺成型过程中树脂对纤维增强体的浸润是重要的一环,浸润不好将导致RTM成型复合材料中产生缺陷,这将降低复合材料的界面性能。本文作者采用冷等离子体技术对PET缝编碳纤维织物进行表面处理,并采用AFM对处理前后的碳纤维表面形貌进行了分析。实验结果表明:冷等离子体处理可以使碳纤维表面活性提高,从而改善RTM工艺成型过程树脂对PET缝编碳纤维织物的浸润性,进而改善RTM成型复合材料的界面性能。

玻璃纤维表面等离子体处理的研究

本文研究了用等离子体新技术处理玻璃纤维表面对复合材料性能的影响。分析研究了等离子体处理后玻璃纤维表面所发生的物理,化学变化及复合材料的层间剪切强度、抗拉强度以及耐介质腐蚀等性能,从而发现,经等离子体处理后,复合材料的层间剪切强度和抗扛强度提高了约2倍。本文还探讨了等离子体处理使复合材料性能改善的机理。

真空等离子体处理对聚乳酸纤维表面性能的影响

采用真空等离子体技术处理聚乳酸纤维。通过扫描电镜观察处理后聚乳酸纤维的表面形态,发现处理后由于等离子体对纤维表面的刻蚀作用,使纤维表面产生不同程度的凸起或裂纹;通过测定不同处理时间纤维的失重率来反映纤维发生物理刻蚀的程度;测定并比较不同处理时间纤维摩擦因数的变化。结果表明,随处理时间的增加,摩擦因数明显增大。

低温等离子体处理对高强聚乙烯纤维表面影响的研究

采用空气低温等离子体处理高强聚乙烯纤维,测试处理前后纤维表面摩擦系数的变化,并采用电子扫描显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对纤维表面形貌进行观察分析。结果发现,空气低温等离子体处理的刻蚀作用会在纤维表面形成致密的"小坑群",使得纤维表面产生剥落、联结,造成纤维表面的粗糙程度有所增加,其处理后的纤维表面静、动摩擦系数有所提高。

低温等离子体处理UHMWPE纤维表面性能的多指标优化

利用正交表安排试验,对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行空气低温等离子体处理,测试各处理条件下UHMWPE纤维的力学和表面摩擦性能;采用矩阵分析法对多指标正交试验结果进行优化分析,找出最优方案并进行黏着性试验验证。结果表明:经空气低温等离子体处理后,UHMWPE纤维的断裂强度有所减小,表面静、动摩擦因数有较大幅度的提高;处理纤维的最优方案为功率50 W、压强15 Pa、时间150 s,此时纤维的断裂强度损失率仅为2.53%,剥离功为未处理时的4.25倍,说明由矩阵分析法得出的最优方案在保证纤维断裂强度损失很小的情况下,黏着性得到了很大程度的改善。

等离子体处理玻璃纤维增强 PP 表面的研究

采用等离子体法对玻璃纤维(玻纤)增强 PP 进行了表面处理,确定了最佳处理条件,对处理后的试样表面的物理、化学变化进行了详细的研究,分析了表面处理后粘结力增大的主要原因,对玻纤增强 PP 的涂饰工艺具有指导意义。

常压氩气等离子体对碳纤维表面亲水改性研究

该文采用常压氩气等离子体对水溶液中的碳纤维进行表面改性处理,以去除碳纤维表面浆料,并实现碳纤维的亲水功能化改性。通过扫描电子显微镜、红外光谱、X射线光电子能谱、水静态接触角测试及力学性能测试对改性后的碳纤维进行研究分析。结果表明,等离子体改性处理既可以去除纤维表面的浆料和杂质污染物,保持纤维原有的凹凸沟槽形貌特征,又可以引入大量含氧极性基团。进一步分析表明,等离子体改性处理120 s可以使纤维获得最优的浸润性能,水静态接触角可以降至45.1°。力学性能测试结果表明,这种等离子体改性方法对纤维的力学性能几乎没有影响,处理300 s后仍可保持碳纤维的抗拉强度在3.23 GPa。

等离子体处理改性玻璃纤维表面

本文研究了等离子体处理玻璃纤维表面的作用效果,分析了等离子体处理玻璃纤维表面所起的物理化学变化,探讨了玻璃纤维作为复合材料的增强材料在等离子体处理后,其润湿性提高的原因.

冷等离子体接枝碳纤维表面的研究

对碳纤维（ＣＦ）表面进行冷等离子体处理是改变碳纤维表面的有效方法。本文采用Ｘ－光电子能谱（ＸＰＳ）和扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对碳纤维表面的组成变化、表面特征基因变化、表面形态变化进行了分析研究，并探讨了碳纤维表面性质与ＣＦ／ＰＭＲ－１５复合材料力学性能的关系。

碳氟等离子体处理PET表面动力学的研究——Ⅳ.静、动态接触角及变角XPS方法的应用

利用静、动态接触角及变角XPS来研究碳氟(CF_4/CH_4)气体等离子体处理PET表面的浸水行为,结果表明碳氟等离子体处理的PET浸水后,其表面的憎水性下降.通过PET表面的接触角及F/C比的测定,计算出表面动力学衰减常数k,三种测试方法得到的k值都可以用来表征碳氟等离子体处理PET的表面动力学行为,其中混合气体的k值最小.从而证明混合气体等离子体的改性效果更有利于保持其表面的憎水性.

射频冷等离子体处理碳纤维对其表面基团的影响与分析

作者采用经典化学分析法、x射线光电子能谱分析法,研究了碳纤维经氧冷等离子体处理前后表面酸性基团的变化。化学分析结果表明,碳纤维表面酸性基团增加了3.4倍;x射线光电子能谱分析结果表明,碳纤维表面O/C原子比提高1倍,冷等离子体处理条件如处理时间、气体流量、压力及输出功率等对碳纤维表面酸性基团的变化有重大的影响。根据分析结果,还探讨了氧冷等离子体氧化碳纤维表面的反应机理及其表面化学结构的变化规律。作者认为,碳纤维表面处理所产生的酸性基团,是提高碳纤维增强树脂复合材料的层间剪切强度的一个重要因素。

复合材料用碳纤维表面等离子体改性技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料因性能优异而得到广泛应用。但由于碳纤维表面存在化学惰性,导致碳纤维与树脂基体间的界面结合性能一直是所制备的复合材料性能的短板,因此对碳纤维进行表面改性至关重要。等离子体处理可以极大地扩展纤维表面活性点并提高物理刻蚀程度,在此基础上的等离子体接枝技术能进一步增强纤维与树脂间的界面粘附力且工艺环保。对近年来国内外碳纤维表面等离子体改性方法进行了综述,以期为制备高性能碳纤维增强复合材料提供参考。

基于常压协同射流等离子体改性国产高强中模碳纤维表面的研究

国产高强中模碳纤维性能优异,但其表面活性低,与树脂基体的结合能力较差。为了改善国产高强中模碳纤维表面活性,提高其与环氧树脂的界面性能,采用常压脉冲放电与射频放电协同的射流等离子体放电形式,对碳纤维表面进行改性处理,并系统研究了改性前后碳纤维的表面形貌、单丝强度、与环氧树脂的接触角、表面O/C比、含氧活性基团含量、复合材料层间剪切强度(ILSS)等参量。结果发现:等离子体处理3次时(约为120 s)碳纤维表面性能最佳,与原样相比,其接触角降低了21.3%,O/C比提升了53.3%,C1s峰上的C-O和COOH含量分别提高了95.61%与179.37%,复合材料的层间剪切强度提高了64.49%,说明其界面性能得到了大幅度提升。此外,常压协同射流等离子处理对纤维本体未造成明显损伤,且一定程度上起到修复纤维表面疵点的作用,增加了表面粗糙度,有效提高了碳纤维对树脂的浸润性能。