編號：FTJS10453
篇名：銨鹽電解質(zhì)溶液中高模碳纖維的電化學(xué)氧化機制
作者：宮浩婷 錢鑫 郭梅 李春潔 張永剛
關(guān)鍵詞： 高模碳纖維 電化學(xué)氧化 銨鹽電解質(zhì)溶液 碳纖維復(fù)合材料 界面結(jié)合
機構(gòu)： 寧波大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所碳纖維制備技術(shù)國家工程實驗室
摘要： 聚丙烯腈基高模碳纖維(HMCFs)具有高比強度,、高比模量、低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)異性能,在航空航天、高端運動器材等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但因其表面呈現(xiàn)極高惰性而難以與樹脂基體有效結(jié)合,直接影響了復(fù)合材料性能,。目前,電化學(xué)氧化是唯一實現(xiàn)在線配套的碳纖維表面改性工藝,而有關(guān)高模碳纖維表面的電化學(xué)氧化研究尤其是電解質(zhì)溶液對HMCF表面的氧化機制尚缺乏系統(tǒng)研究,。通過采用具有4種不同酸堿性特征的銨鹽溶液對HMCF進行電化學(xué)氧化處理,表征并分析了處理前后纖維表面結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及復(fù)合材料界面性能變化,。結(jié)果表明:碳纖維經(jīng)銨類電解質(zhì)溶液處理后,表面發(fā)生氧化的同時引入N元素,、產(chǎn)生含氮官能團,纖維表面無序化程度及含氧量隨電解質(zhì)溶液酸堿性的增強而增加;電化學(xué)處理后纖維模量都有不同程度地提高,而只有弱堿性的NH4HCO3和酸性的NH4H2PO4電解質(zhì)溶液處理后的纖維拉伸強度出現(xiàn)增加,分別從處理前的4.21 GPa提升到4.82 GPa和4.75 GPa,并且其復(fù)合材料界面剪切強度相對于從未處理碳纖維的復(fù)合材料分別提高了49.86%和49.02%,證明電化學(xué)氧化過程中適度的氧化刻蝕能夠在纖維表面改性的同時提高纖維拉伸強度。
