碳纤维表面改性

二、马来酸酐 BPO（过氧化二苯甲酰） OCF+马来酸酐+二甲苯 三、己内酰胺 OCF 表面酰氯化或异氰酸酯化 +己内酰胺+引发剂 尼龙6接枝CF 马来酸酐接枝CF
四、碳纳米管或氧化石墨烯 将具有大量胺基活性基团的聚酰胺一胺树状分子(PAMAM)接枝到硝酸氧 化处理后的CF表面，得到PAMAM修饰的CF，然后利用酰化反应在CF表面 接枝多壁碳纳米管或者氧化石墨烯 选择合适的单体，系统研究实验条件对接枝效果的影响，以及单体的
聚合机理，期望在碳纤维表面接枝聚合物后，CF与尼龙12的复合材料
有较好的力学性能。
五、碳纤维的表面处理：
未经表面处理的CF活性表 面积小，边缘活性炭原子数 目也少，因而表面能低，接 触角大，表面呈现出憎液性， 致使其与基体结合不良。 CF表面处理的途径： 1、清除表面杂质； 2、在纤维表面形成微孔或刻
蚀沟槽，增加表面能；
3、引进具有极性或反应性官 能团，并能与树脂起作用 的中间层，如—COOH，—
2、皮芯层结构
CF由皮层、芯层及中间过渡区组成。 皮层：微晶较大，排列有序。 芯层：微晶减小，排列紊乱，结构不均匀。
碳纤维材料的产品有四种形式：丝束、布料、预浸料坯和切短纤维
二、碳纤维分类
聚丙烯腈基 按原 丝类 型分 类
通用级CF：拉伸强度<1.4GPa， 拉伸模量<140GPa 高强度CF 按碳纤维 性能分类
NH2，—OH等
碳纤维/尼龙12复合材料的制备-吴琼
工艺路线如下：
硝酸氧化处理 碳纤维 OCF 化学接枝 改性碳纤维
＋ 成型 制品，性能测试 复合材料 混合Fra Baidu bibliotek尼龙12
硝酸氧化：
使CF表面发生刻蚀，形成微孔或刻蚀沟槽；同时引入官能团如羧基和羟基。
化学接枝：在碳纤维表面接枝共聚上与尼龙12化学结构相同或类似的聚合物链，改 善碳纤维与尼龙12的相容性
碳纤维组
（碳纤维表面的化学改性）
CF是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化而成的纤维状碳化合物。
一、碳纤维的结构
1、结构单元
碳纤维：乱层石墨结构 最基本的结构单元：石墨片层（a）
二级结构单元：微原纤(由石墨片
层堆砌而成) (b) 三级结构单元：原纤（由数个或
数十个微原纤组成）。(c、d、e)
最后由原纤相互堆叠、缠结而构 成石墨的网状平面结构且沿纤维 轴向排列，组成一根宏观的碳纤 维单丝。
粘胶基
沥青基 木质素纤维基
高模量CF
超高强CF
其他有机纤维 基
高性能CF
超高模CF
高强－高模CF
中强－中模CF 等
三、碳纤维的制备：
粘胶基具有环状分子结构，所以可以直接进行碳化或石墨化处理
四、碳纤维的性能及用途：
炭纤维具有很多优良的性能：强度高、模量高、密度小，耐高温、耐低温性 能好，耐酸性能好，热膨胀系数小，导热系数大、导电性能好，防原子辐射、 能使中子减速，生物相容性好等。 此外, 炭纤维兼备纺织纤维的柔软可加工性，易于复合、设计自由度大，可进 行多种设计，以满足不同产品的性能与要求 。 碳纤维很少直接使用，大多是经过深加工制成中间产物或复合材料。应用碳纤维 后可以大大提高产品强度、减轻结构质量、延长使用寿命和增加安全可靠性，因 此，从国防军工到民用工业，包括航空航天、清洁能源、土木建筑、交通运输等 领域，碳纤维复合材料都获得进一步的应用。做复合材料时基体可以是树脂、陶 瓷、橡胶、金属等。
采用溶液聚合的方法，CF+溶剂+单体+引发剂
选择的接枝单体有： 一、胺类 1、苯胺 OCF+苯胺+盐酸 2、1，6-己二胺 引发剂过硫酸胺
表面接枝有聚合物的CF
表面包覆有聚苯胺的短碳纤维
利用氯化亚砜将碳纤维氧化处理产生的羧基转化为酰氯，进一步与1，6己二胺发生亲核取代反应，在碳纤维表面上接枝胺基。 3、对胺基苯甲酸