碳纖維表面處理及其增強環(huán)氧樹(shù)脂復合材料界面性能研究

 1碳纖維概述

  碳纖維是有機纖維在惰性氣氛中經(jīng)高溫碳化和石墨化制成的纖維狀碳，是一種高性能的先進(jìn)非金屬材料。根據原料不同，碳纖維可分為聚丙烯腈（pan）系碳纖維、瀝青系碳纖維、黏膠系碳纖維、人造絲系碳纖維等。其中聚丙烯腈基碳纖維綜合性能最好，產(chǎn)量占碳纖維總產(chǎn)量的90％以上。由于原料及制法不同，所得碳纖維的性能也不一樣。根據力學(xué)性能的不同，碳纖維可分為超高強度碳纖維（uhs）、高強度碳纖維（hs）、超高模量碳纖維（uhm）、高模量碳纖維（hm）、中等模量碳纖維（mm）、普通碳纖維等等。

  我國對碳纖維的研究始于20世紀60年代，80年代開(kāi)始研究高強型碳纖維。目前，利用自主技術(shù)研制的少數國產(chǎn)t300、t700碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達到國際同類(lèi)產(chǎn)品水品。但是與國際水平相比，國產(chǎn)碳纖維強度低、平均穩定性差、毛絲多、品種單一且價(jià)格昂貴，而且國內碳纖維總生產(chǎn)能力較小，不能滿(mǎn)足國內的需要，仍需大量進(jìn)口。這些都嚴重影響了我國高新技術(shù)的發(fā)展，尤其制約了航空航天及國防軍工事業(yè)的發(fā)展，與我國的經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)程不相稱(chēng)。所以研制生產(chǎn)高性能和高質(zhì)量的碳纖維以滿(mǎn)足軍工和民用產(chǎn)品的需求，扭轉大量進(jìn)口的局面，是當前我國碳纖維工業(yè)發(fā)展的迫切任務(wù)。

  碳纖維具有石墨的基本結構，但不是理想的石墨點(diǎn)陣結構，而是所謂的亂層石墨結構。在碳纖維形成過(guò)程中，其表面會(huì )形成各種微小的缺陷，碳纖維的表面活性與處于邊緣和缺陷位置的碳原子數目有關(guān)。碳纖維的密度小，質(zhì)量輕，相當于鋼密度的1/4，鋁合金密度的1/2；具有優(yōu)異的力學(xué)性能，熱穩定性?xún)?yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。

  2碳纖維復合材料

  盡管碳纖維單獨使用發(fā)揮某些功能，但它屬于脆性材料，只有將它基體材料牢固地結合在一起時(shí)，才能有效發(fā)揮其優(yōu)異的力學(xué)性能。因此，碳纖維主要用作復合材料中的增強相。目前用途最廣的是碳纖維增強樹(shù)脂基復合材料。主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是熱固性樹(shù)脂，另一類(lèi)是熱塑性樹(shù)脂。熱固性樹(shù)脂由反應性低分子量預聚體或帶有活性基團高分子量聚合物組成；成型過(guò)程中，在固化劑或熱作用下進(jìn)行交聯(lián)、縮聚，形成不熔不溶的交聯(lián)體型結構。在復合材料中常采用的有環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂以及酚醛樹(shù)脂等。熱塑性樹(shù)脂由線(xiàn)型高分子量聚合物組成，在一定條件下溶解熔融，只發(fā)生物理變化。常用的有聚乙烯、尼龍、聚四氟乙烯等。

  與傳統材料相比，碳纖維增強樹(shù)脂基復合材料具有耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)量輕、機械強度高的優(yōu)點(diǎn)，不僅在軍事國防、航空航天等尖端領(lǐng)域，在汽車(chē)、電子電器、體育用品等民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應用。

上海越科新材料股份有限公司成立于2006年，是結構復合材料技術(shù)提供商和產(chǎn)品制造商，專(zhuān)注于高性能要求和大型的結構性復合材料件的整體解決方案提供，模具設計制造，整體流水線(xiàn)總包，原材料供應。主要經(jīng)營(yíng)：環(huán)氧體系脫模劑，聚酯體系脫模劑、封孔劑等。