碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅱ．低温等离子处理对碳纤维表面浸润特性的影响

采用毛吸浸润法，研究了氧等离子及氩等离子处理对聚丙烯腈基碳纤维表面浸润特性的影响。发现了等离子处理可以使碳纤维表面对水的浸润性能大为改善，氧等离子处理效果更为明显。对在碳纤维表面预涂不饱和酸酐，经等离子处理可产生接枝的现象进行了验证，并发现接枝马来酸酐后浸润性能反而比原纤维有所下降。经等离子处理的纤维随其接触空气时间的延续，表面浸润性能不断退化，纤维对水的接触角呈曲折形式逐步增加。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：Ⅶ.碳纤维单…

研究了不同处理的碳纤维单丝在环氧树脂基栖中拉伸时的现象及界面剪切强度。拉伸时发现，氧等离子处理纤维的界面附近会出现明显的光弹现象，未处理纤维没有明显的单弹现象，而接枝纤维只在界面上有较弱的光弹线。由拉伸一纤维的平均断裂长度得知，氧等离子处理碳纤维界面结合强度已超过了基体树脂的自身强度，因而产生许多垂直于纤维轴向的裂缝。接枝纤维的界面结合强度，在拉伸时虽然也超过了基体树脂的自身强度，但并不产生垂直于     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅶ．碳纤维单丝受力状态下的界面结合状态

研究了不同处理的碳纤维单丝在环氧树脂基体中拉伸时的现象及界面剪切强度．拉伸时发现，氧等离子处理纤维的界面附近会出现明显的光弹现象，未处理纤维没有明显的光弹现象，而接枝纤维只在界面上有较弱的光弹线．由拉伸后纤维的平均断裂长度得知，氧等离子处理碳纤维界面结合强度已超过了基体树脂的自身强度，因而产生许多垂直于纤维轴向的裂缝．接枝纤维的界面结合强度，在拉伸时虽然也超过了基体树脂的自身强度，但并不产生垂直于轴向的裂缝，表现出优化界面的特征．     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅰ．低温等离子处理对碳纤维表面的作用

通过碳纤维表面的扫描电镜观察与复丝力学性能测定，发现等离子处理对纤维的模量几乎没有影响，而强度随着处理功率的增加和时间的延长稍有下降，在外观上仅表现为纤维表面纵向沟槽的加深。氩气等离子比氧化性空气等离子的损伤小。通过碳纤维表面的Ｘ射线光电子能谱分析，结合喇曼光谱的研究，还发现等离子处理的有效深度达到１５ｍｍ左右。其作用是蚀刻去碳纤维表面脂肪链结构，产生石墨等晶体结构富集的高能表面。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：I.低温等离…

通过碳纤维表面的扫描电观察与复丝力学性能测定，发现等离子处理对纤维的模量几乎没有影响，而强度随着处理功率的增加和时间的延长稍有下降，在外观上仅表现为纤维表面纵向沟槽的加深。氩气等离子比氧化性空气等离子的损伤小。通过碳纤维表面的Ｘ射线光电子能谱分析，结合喇曼光谱的研究，还发现等离子处理的有效深度达到１５ｎｍ左右。其作用是蚀刻去碳纤维表面脂肪链结构，产生石墨等晶体结构富集的高能表面。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：V.碳纤维表面…

利用等离子处理方法，在碳纤维表面引入羟基，由氧化还原反应引发丙烯酸、丙烯酰胺等单体的聚合，可产生厚达３００ｎｍ的接枝层。通过ＦＴ－ＩＲ、ＸＰＳ、ＳＥＭ以及力学性能的研究发现，碳纤维接枝后与等离子处理情况相反，强度及延伸率有明显增加，而模量却下降。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅴ．碳纤维表面等离子法接枝处理

利用等离子处理方法，在碳纤维表面引入羟基，由氧化还原反应引发丙烯酸、丙烯酰胺等单体的聚合，可产生厚达３００ｎｍ的接枝层．通过ＦＴ－ＩＲ、ＸＰＳ、ＳＥＭ以及力学性能的研究发现，碳纤维接枝后与等离子处理情况相反，强度及延伸率有明显增加，而模量却下降．     

空气等离子处理对碳纤维增强复合材料表面特性及胶接性能的影响

为了改善碳纤维增强复合材料(CFRP)表面浸润性及提高胶接强度,采用常温常压空气等离子方法对CFRP胶接表面进行预处理,测试了不同预处理参数下CFRP与水的接触角,计算了其表面能;利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪分析不同处理参数下CFRP表面的物理和化学性能;采用4种胶粘剂测试CFRP的胶接拉剪强度.结果表明:喷头与CFRP表面的距离为6 mm、喷头移动速度50 mm/s为最佳的等离子处理条件;经等离子处理后,CFRP与水的接触角由处理前的114°降低至23°,表面能由32.49 mJ/m~2升高到72.19 mJ/m~2;等离子处理增强了CFRP表面环氧官能团,降低了表面粗糙度,表面形成了大量微米级沟壑;采用等离子处理能够显著提高环氧树脂胶粘剂接头的拉剪强度,使其失效形式由界面失效转变为基材失效,而聚氨酯胶粘剂接头的拉剪强度变化不大,其失效形式由界面胶层与内聚复合失效转变为纯界面失效.     

碳纤维表面处理及共复合材料界面优化的研究：Ⅳ.等离子处理…

利用二苯基苦基肼分析法发现，等离子处理后碳纤维表面上将产生２～６个／ｎｍ＾２游离基。它们会在３０ｈ内转化成其它基团，再复转为酚羟基后慢慢消失。等离子处理的作用一方面可导致游离基或介稳基团的产生，另一方面又不断消除它们。提高处理功率或延长处理时间在一定程度上有利于基团的形成，但超过一定的限度后反会适得其反。利用等离子处理产生的游离基可使碳纤维在参与乙烯基单体聚合时，产生接枝聚合分子链。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅳ．等离子处理对于碳纤维表面官能团的影响

利用二苯基苦基肼分析法发现，等离子处理后碳纤维表面上将产生２～６个／ｎｍ￣２游离基．它们会在３０ｈ内转化成其它基团，再复转为酚羟基后慢慢消失．等离子处理的作用－方面可导致游离基或介稳基团的产生，另一方面又不断消除它们．提高处理功率或延长处理时间在一定程度上有利于基团的形成，但超过一定限度后反会适得其反．利用等离子处理产生的游离基可使碳纤维在参与乙烯基单体聚合时，产生接枝聚合分子链．     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：Ⅲ.碳纤维表面…

建立了以１，１－二苯基－２－苦基肼（ＤＰＰＨ）为探针，用紫外可见光分光光度计分析碳纤维表面酚羟基、醌基和游离基和新方法。并对该方法进行了论证和误差分析，得知该方法的分析灵敏度达１０＾－８～１０＾－７ｍｏｌ数量级，且误差不超过±１％。利用该方法发现，裸碳纤维表面酚羟基很容易在较高的温度下氧化，外涂层碳纤维表面拥有酚羟基比裸纤维要多。此外，等离子处理将使碳纤维表面产生相当多的游离基或能迅速分解为游离基     

纤维增强PET复合材料等温结晶行为的研究

用差示扫描量热法研究了玻璃纤维、碳纤维、Kevlar 浆粕等增强纤维对PET等温结晶动力学参数的影响,发现增强纤维的引入能促进PET的结晶,其效果与纤维种类有关,以碳纤维最好,Kevlar浆粕次之;玻璃纤维最差.同时还比较了等离子处理增强纤维及成核剂对PET结晶行为的影响.通过对体系的结晶形态研究发现,增强纤维的引入没有改变PET的结晶形态,但纤维表面的晶核密度比基体大而形成一层柱状的微晶区.     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅲ．碳纤维表面官能团高精度分析法

建立了以１，１－二苯基－２－苦基肼（ＤＰＰＨ）为探针，用紫外可见光分光光度计分析碳纤维表面酚羟基、醌基和游离基的新方法。并对该方法进行了论证和误差分析，得知该方法的分析灵敏度达１０￣（－８）～１０￣（－７）ｍｏｌ数量级，且误差不超过±１％。利用该方法发现，裸碳纤维表面酚羟基很容易在较高的温度下氧化，外涂层碳纤维表面拥有的酚羟基比裸纤维要多。此外，等离子处理将使碳纤维表面产生相当多的游离基或能迅速分解为游离基的基团。     

马来酸酐接枝聚乙烯改性氢氧化铝/聚乙烯体系性能研究

将马来酸酐与聚乙烯进行反应,红外光谱显示马来酸酐接枝到聚乙烯分子链上,然后用马来酸酐接枝聚乙烯处理氢氧化铝表面,将马来酸酐接枝聚乙烯处理的氢氧化铝与聚乙烯熔融混合后,考察流变、力学、阻燃性能及微观形态变化。结果显示,采用适量马来酸酐接枝聚乙烯对氢氧化铝进行表面处理,可以改善体系混炼过程的熔体流动性,增强力学性能,但氧指数无显著变化;SEM测试显示氢氧化铝在聚乙烯基相中达到了更好的分散。     

PE-g-MAH表面改性氢氧化铝及其在聚乙烯中的应用

采用溶液法制备马来酸酐(MAH)接枝聚乙烯(PE),然后在液相中用马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)表面处理氢氧化铝(ATH),研究马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率与引发剂、马来酸酐用量的关系,以及马来酸酐接枝聚乙烯表面改性氢氧化铝对聚乙烯/氢氧化铝性能的影响。将PE-g-MAH处理氢氧化铝与聚乙烯熔融混合,测试结果显示,适量PE-g-MAH(w(PE-g-MAH)/w(ATH)约为2%)表面处理氢氧化铝后,聚乙烯/氢氧化铝体系的熔体流动的平衡转矩降低,力学性能增加。     

N2等离子体接枝处理丙纶改性及染色的初步研究

丙纶纤维具有显著的物理化学优点，但丙纶纤维染色困难制约了其应用与发展。本研究用氮气等离子体对丙纶纤维进行表面处理，然后用丙烯酸接枝丙纶纤维。用傅立叶变换红外光谱和扫描电镜分析改性前后样品。结果表明：等离子体表面处理接枝后的丙纶纤维能染上鲜艳的阳离子艳兰。     

涤纶等离子体表面改性及粘结性研究

本文采用等离子体处理,对涤纶纤维表面进行改性,以提高纤维的浸润性和粘结性。文中运用接触角测量反映纤维经处理后的表面能变化,并用独特设计的制样和测试方法探讨涤纶处理前后的粘结效果。实验结果表明,该测试方法简便可行且定量准确,能较好地反映纤维的粘结效果。涤纶纤维经等离子体处理后,其粘结性能有较大的提高。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：VI.碳纤维复…

通过扭转力学、层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、微量冲击、ＳＥＭ等研究发现，未处理碳纤维复合材料的界面结合强度已经弱到不能有效传递载荷的地步，而１００ｎｍ厚接技碳纤维复合材料却具有优良的整体性和ＩＬＳＳ，在冲击过程中有足够的弹性承载能力和一定的纤维拔出与界面脱粘可能，从而有较高的抗冲击性能。氧等离子处理纤维复合材料的界面结合过强，冲击时几乎没有纤维拔出和滑移，也就没有很高的抗冲击能力和ＩＵＬＳＳ。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅵ．碳纤维复合材料的界面结合

通过扭转动态力学、层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、微量冲击、ＳＥＭ等研究发现，未处理碳纤维复合材料的界面结合强度已经弱到不能有效传递载荷的地步，而１００ｎｍ厚接技碳纤维复合材料却具有优良的整体性和ＩＬＳＳ，在冲击过程中有足够的弹性承载能力和一定的纤维拔出与界面脱粘可能，从而有较高的抗冲击性能。氧等离子处理纤维复合材料的界面结合过强，冲击时几乎没有纤维拔出和滑移，也就没有很高的杭冲击能力和ＩＬＳＳ。     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦学特性

为研究三维编织复合材料的摩擦学行为，采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料，讨论了纤维体积比、纤维表面处理和润滑条件等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数先降后升，在35％时有最小值；磨损率则一直下降。纤维表面处理使复合材料的磨损率降低，耐磨性提高，水润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦条件下的性能。干摩擦条件下复合材料的磨损机制主要为黏着磨损，水润滑条件下则以磨粒磨损为主。