碳纖維材料的表面改性——等離子體技術(shù)
經(jīng)過多年的努力，來自世界各地的權(quán)威專家、學(xué)者和專業(yè)人士對碳纖維材料的表面改性進(jìn)行了大量的研究。關(guān)鍵研究重點(diǎn)是提高纖維材料的表面粗糙度和表面有機(jī)化學(xué)基團(tuán)的視角。碳纖維材料處理方法包括表面氧化處理、表面涂層處理、高能輻射源、等離子體技術(shù)等。
其中，電化學(xué)氧化法具有可持續(xù)生產(chǎn)、易于控制的特點(diǎn)，已應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。然而，它仍然需要大量的化學(xué)物質(zhì)，耗費(fèi)功率很大，并導(dǎo)致大量的污水和殘留物。對于白色模具碳纖維材料，由于空氣氧化困難，必須增加處理時(shí)間。與化學(xué)溶劑處理不同，等離子體具有清潔、環(huán)保、節(jié)省時(shí)間、精力和高效率的優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有前途的工程應(yīng)用方法。
其原理包括兩個層次：一方面，纖維材料表面產(chǎn)生氧自由基和正負(fù)官能團(tuán)，提高表面能量和親水性；另一方面，提高纖維材料的表面粗糙度，去除纖維材料的表面污染物。
等離子體技術(shù)用于溶液中碳纖維材料的表面改性，活性顆粒與水在等離子體技術(shù)中的相互影響，去除碳纖維材料的表面砂漿，完成碳纖維材料的親水性改性。
碳纖維材料作為一種關(guān)鍵的纖維材料，應(yīng)用于航空航天、武器等國防安全和國防產(chǎn)業(yè)，以及交通、生物醫(yī)學(xué)工程等高科技產(chǎn)業(yè)，具有高強(qiáng)度、高彈性模量、耐熱、耐腐蝕等高質(zhì)量性能。碳纖維材料是沿纖維材料徑向沉積的微晶石墨原料，如塊狀高純石墨納米微晶體。其表面為非極性高晶高純石墨層結(jié)構(gòu)，有機(jī)化學(xué)可塑性高，導(dǎo)致表面性能差，危及后復(fù)合材料的綜合性能，極大地限制了碳纖維材料在獨(dú)特工作條件下的應(yīng)用。
現(xiàn)階段，碳纖維材料的表面改性已成為碳纖維材料生產(chǎn)制造不可缺少的關(guān)鍵全過程。碳纖維材料制造商將表面改性的實(shí)際效果作為評價(jià)碳纖維材料質(zhì)量的主要因素。一般來說，碳纖維材料的等離子體清潔表面改性對碳纖維材料的制造和使用非常重要。
