碳纖維表面化學鍍鎳工藝研究：結果與討論（一）

3．1碳纖維的表面處理研究

3．1．1  碳纖維的表面去膠

不同溫度和不同時間的灼燒結果分別列于表1和表2。

表1   失重率與灼燒溫度的關系

Table l Relationship between weight loss rate with burning temperature

表2   400℃下灼燒失重率與時間的關系

Table 2 Relationship between weight loss rate with burningtime at 400 ℃

    由表1可知：當灼燒溫度低于400℃時，失重率很小，膠膜沒有被灼燒掉。隨著灼燒溫度的升高，碳纖維失重率增大；當溫度高于420℃時，碳纖維的失重率過大，此時碳纖維本身的結構有可能被損傷。所以選擇灼燒溫度為400℃。

    由表2可知：固定灼燒溫度不變，隨著灼燒時間的延長，碳纖維的失重率增大。從實驗結果來看，失重率在3％左右，上下浮動不大，因此選定在400℃下灼燒30min。

3．1．2  粗化后碳纖維的表面形貌

    過硫酸銨、硝酸、重鉻酸鉀、雙氧水等強氧化性溶液都能達到粗化的效果，但以過硫酸銨用時最短、最穩(wěn)定。將經(jīng)過粗化處理后的碳纖維置于掃描電鏡下進行觀察，結果見圖1。

圖1    碳纖維表面的掃描電鏡照片

Figure l  SEM image of carbon fiber surface

由圖l可以看出，氧化前碳纖維表面比較光滑，溝槽很少或者基本上沒有(見圖la)；經(jīng)過氧化刻蝕后，其表面明顯產(chǎn)生軸向溝槽(見圖lb)，而且較多較深。碳纖維經(jīng)過表面氧化處理后，一方面較大幅度地增加了其表面的含氧基團，提高了纖維表面的極性基團；另一方面，由于纖維表面被刻蝕，在結晶缺陷部位產(chǎn)生凹坑，從而增加了其比表面積，為后續(xù)的化學鍍提供了條件。

    氧化腐蝕使得纖維質(zhì)量減少，在本實驗中，碳纖維氧化失重率約3．96％。資料^[7]表明，這種條件下氧化反應發(fā)生在碳纖維的表面，只是改變了碳纖維的表面性能，對其內(nèi)部結構幾乎沒有影響，不會影響碳纖維的物理強度。