一種碳纖維表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維表面處理方法，包括如下步驟：在室溫條件下，將碳纖維進(jìn)行低溫等離子體轟擊處理，得到表面處理后的碳纖維，并放入塑料箱中待用。本發(fā)明表面處理速度快，效率高，碳纖維表面損傷小，經(jīng)表面處理的碳纖維的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度指標(biāo)均得到改善。
【專利說明】一種碳纖維表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳纖維【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種碳纖維表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是含碳量在90%以上的高強(qiáng)度高模量纖維，是用分解溫度低于熔融溫度的纖維聚合物，通過千度以上固相熱解而制成。其種類包括有聚丙烯腈基碳纖維(PAN基碳纖)、浙青基碳纖維、粘膠基碳纖維。60年代以來碳纖維迅速發(fā)展的新型增強(qiáng)材料，具有高強(qiáng)度、質(zhì)量輕、耐疲勞、性能優(yōu)良、模量大和熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)合材料領(lǐng)域里廣泛的應(yīng)用。但是，纖維中的碳分子平面是沿纖維軸取向，表面呈化學(xué)惰性，與熱塑性樹脂基體之間親和力較差，難以形成化學(xué)鍵連接并且界面存在不相容組分，界面粘結(jié)強(qiáng)度低，復(fù)合時(shí)容易在界面上形成孔隙和缺陷，增強(qiáng)體與基體樹脂難以形成有效粘結(jié)，影響復(fù)合材料綜合性能的發(fā)揮。因此，通過表面處理來提高增強(qiáng)體和基體樹脂界面的粘結(jié)度，以達(dá)到提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能的目的。
[0003]碳纖維表面處理的作用是增加表面能，增強(qiáng)弱邊界層，從而提高表面的濕潤(rùn)性等性能；產(chǎn)生適合于粘接的表面形態(tài)，使增強(qiáng)材料表面生成凹凸，通過拋錨效應(yīng)而提高界面粘接性能；改善樹脂和增強(qiáng)材料的親合力。其表面處理方法有:氧化處理，涂敷處理，射線、激光、等離子體處理，接枝聚合表面處理及其他處理方法。
[0004]目前，在國(guó)內(nèi)一般碳纖維處理是采用在酸性液體(酸性液體包括是ΝΗ4Ν03、NH4HC03、KN03、H3P04、NaHC03、NH4HC03.NH2C00NH2、NH4HC03/NH3.H20 中的一種或幾種)中，在一定的溫度、電解質(zhì)濃度、處理時(shí)間等條件下對(duì)碳纖維進(jìn)行表面氧化處理。但此方法但操作繁瑣，間歇作業(yè)，而且公害嚴(yán)重，實(shí)際上無工業(yè)化價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可提高碳纖維表面活性，增強(qiáng)層間剪切強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的碳纖維表面處理方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種碳纖維表面處理方法，包括如下步驟:在室溫條件下，將碳纖維進(jìn)行低溫等離子體轟擊處理，得到表面處理后的碳纖維，并放入塑料箱中待用。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，上述5根12K碳纖維束以2m/s的速度通過低溫等離子處理箱進(jìn)行處理。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0010]本發(fā)明表面處理速度快，效率高，碳纖維表面損傷小，經(jīng)表面處理的碳纖維的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度指標(biāo)均得到改善。
[0011]當(dāng)碳纖維束通過低溫等離子處理設(shè)備時(shí)，低溫等離子體中的電子從電場(chǎng)中獲得能量成為自由的高能電子，由此生成的激發(fā)分子、原子、離子和游離基具有較高的化學(xué)反應(yīng)性，可除去碳纖維表面的薄弱層結(jié)構(gòu)，改善表面物理形貌，減少碳纖維抗張強(qiáng)度的損失。同時(shí)，該高能電子的能量低于高能射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種碳纖維表面處理方法如下:
[0013]將5根12K碳纖維束以2m/s的速度通過低溫等離子處理箱進(jìn)行處理，并放入塑料箱中待用。
[0014]上述低溫等離子處理箱在對(duì)碳纖維的表面進(jìn)行處理時(shí)的工藝參數(shù)如下:
[0015]碳纖維絲束運(yùn)行速度2m/s ；
[0016]碳纖維處理環(huán)境溫度范圍-10°C~50°C ；
[0017]碳纖維與等離子體發(fā)射裝置之間的間隙為5~30mm ;
[0018]碳纖維表面處理環(huán)境濕度40~75% ；
[0019]碳纖維表面處理功率范圍500~800W/束絲；
[0020]低溫等離子體碳纖維表面處理溫度30°C~100°C。
[0021]為驗(yàn)證本發(fā)明表面處理方法的效果，對(duì)碳纖增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料進(jìn)行性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，具體如下:
[0022](1)制備碳纖增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料其比例如下:
[0023]碳纖維25%`[0024]尼龍冊(cè)基體"70 %
[0025]耐磨劑3%
[0026]其它加工助劑2%
[0027](2)、按上述配比混合物，并通過雙螺桿擠出造粒機(jī)在145°C~190°C溫度下擠出造粒，并且在擠出過程中，通過中間的加料孔加入碳纖維，使混合材料中碳纖的含量達(dá)到要求的指標(biāo)。
[0028](3)、處理過碳纖維和未處理碳纖維復(fù)合材料各生產(chǎn)一批，并作性能比對(duì)，如表1 ;
測(cè)試數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維表面處理方法，其特征在于，包括如下步驟:在室溫條件下，將碳纖維進(jìn)行低溫等離子體轟擊處理，得到表面處理后的碳纖維，并放入塑料箱中待用。
2.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面處理方法，其特征在于:所述5根12K碳纖維束以2m/s的速度通過低溫等離子處理箱進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】C08K9/00GK103696228SQ201310703132
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】李志剛 申請(qǐng)人:余姚市匯航特種塑料科技有限公司