碳纤维等离子处理

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-07-05

碳纤维因具有高的比模量和比强度、良好的导电性、耐腐蚀性以及较低的线性热膨胀系数，被作为增强相大量地应用于聚合物复合材料。特别是航天航空以及交通运输部门，越来越多地使用碳纤维代替金属来减轻飞行器和交通运输工具的质量，提高其燃料效率和动力学性能。然而，碳纤维由于表面边缘活性碳原子少和表面能较低，表现出惰性的特点，并且与树脂基体的润湿性差，在生产碳纤维复合材料过程中产生的内部孔隙也会导致纤维和基体之间的界面不连续，这些都会对复合材料的力学性能造成不利影响，尤其对界面剪切、层间剪切和抗冲击等性能。因此，提高碳纤维和基体的结合度，充分发挥碳纤维的优异性能，对于提升复合材料的性能具有重大的意义。

通过对碳纤维表面进行等离子处理能够有效地改善纤维和基体之间的界面性能。

碳纤维等离子处理

等离子处理法是利用气体放电或者高频率的电磁波震荡产生的高能量离子体来轰击纤维表面，对碳纤维进行表面处理。

低温等离子体包括大量活性粒子，如高能电子、离子、自由基、激发态的气体原子和分子以及光量子等，这些粒子与碳纤维表面发生诸如刻蚀和清洁、氧化、接枝、活化、聚合等相互作用，是低温等离子体处理碳纤维表面的基础。

一方面，高能量的粒子轰击纤维表面使纤维分子激发、电离和化学键断裂，在纤维表面上产生各种极性基团和自由基，提高纤维表面的润湿性，从而增加了树脂在纤维表面的粘附性。

另一方面，高能量的电子通过加速较低温度的活性离子引起了溅射效应，可以清除纤维表面杂质，使得纤维表面粗化，在纤维和树脂基体之间形成机械联锁。

氧等离子体处理还可以提高碳纤维表面含氧基团的浓度，改善纤维表面的粗糙度。等离子处理法仅仅通过改变纤维表层的化学和物理结构来提高纤维表面和基体间的粘结能力，而不会对纤维本体的大部分力学性能造成改变。

使用低温等离子体处理碳纤维表面具有一系列优点，如清洁环保、省时高效、对纤维损伤小、适于连续化生产等。当然，使用低温等离子体处理碳纤维表面的最大优势还在于碳纤维表面的疏水性和化学惰性得到很好改善，形成的复合材料界面性能得到提高。