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(duì)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(duì)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(gè)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(píng)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(duì)碳纖維材料的制造和使用非常重要。
