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西安碳纖維是采用分解溫度低于熔融溫度的纖維聚合物，并且通過上千度固相熱解而制成的纖維狀的碳材料，其化學(xué)組成中的碳元素占總質(zhì)量的90%以上，很少會將碳纖維單獨作為材料使用，絕大部分是以復(fù)合材料的形式使用的。

碳纖維表面性能主要取決于表面形態(tài)結(jié)構(gòu)、比表面積、活性比表面積、表面能和表面官能團等。西安碳纖維表面含氧官能團主要有羧基、羥基和羰基等，經(jīng)過表面處理后會使碳纖維表面含氧官能團增加。碳纖維的主要表面處理方法主要有:表面氧化法、表面涂層法、表面沉積法等。

一、表面氧化法

表面氧化法是提高和調(diào)節(jié)碳纖維表面特性的重要方法之一。表面氧化處理可以使碳纖維表面產(chǎn)生含氧基團，從而使樹脂與基體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，強基體與界面的結(jié)合。但是同時也會破壞碳纖維的結(jié)構(gòu)，致使碳纖維的理化性能受到影響。表面氧化法主要分為氣相氧化、液相氧化和電化學(xué)氧化。.

氣相氧化是通過氧化性氣體使纖維表面氧化，進而在纖維表面引入極性基團，使纖維表面擁有一定粗糙度來提高纖維與樹脂基體的界面性能。

液相氧化是采用液體介質(zhì)對碳纖維表面進行氧化的方法。常用的液相介質(zhì)有濃硝酸、混合酸和強氧化劑等。液相氧化的方法較氣相氧化法溫和，不易使纖維產(chǎn)生過渡的刻蝕和裂解，而且在一定條件下含氧基團數(shù)量較多。

陽極電解氧化(電化學(xué)氧化法),其中以碳纖維為陽極，電解質(zhì)可用無機酸及鹽，也可用有機酸及鹽，也可用堿類，如氫氧化鈉等。在電解水的過程中利用陽極生成的“氧”，來氧化碳纖維表面的碳與其含氧官能團，將其先氧化成羥基，之后逐步氧化成酮基、羧基和二氧化碳的過程。

二、表面涂層法

表面涂層改性法的原理是將某種聚合物涂覆在碳纖維表面,改變復(fù)合材料界面層的結(jié)構(gòu)與性能，使界面極性等相適應(yīng)以提高界面粘結(jié)強度同時提供一個可消除界面內(nèi)應(yīng)力的可塑界面層。

國外研究人員分別用正己烷配置的1%鈦酸酯偶聯(lián)劑處理碳纖維XN-70A,并與呋喃樹脂(VF303)制成復(fù)合材料，在2600C下石墨化的C/C復(fù)合材料的拉伸強度和模量，分別達到了1.3GPa 和400GPa。我國研究人員發(fā)現(xiàn)在碳纖維表面涂覆SiO2層后不僅有效地提高了碳纖維表面的抗氧化性能，并且能夠很好的維持碳纖維復(fù)合材料的強度。

三、表面沉積方法

表面沉積法可分為化學(xué)氣相沉積法(CVD)、熱解涂層法和晶須化法等。化學(xué)氣相沉積是利用化學(xué)方法在碳纖維和樹脂的界面引入活性炭的塑性界面來松弛應(yīng)力，從而提高復(fù)合材料的界面性能；熱解涂層法是利用CVD法將烷烴或者碳化物等熱解后沉積到碳纖維表而形成膜狀或晶須，這種方法能提高碳纖維的比表面積，改善碳纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)；而晶須化則是在碳纖維表面通過CVD的方法沉積生產(chǎn)碳化硅、硎化金屬、砌氫化合物等晶須，這種方法能明顯提高碳纖維的層間剪切強度，但是費用昂貴難以..處理，工業(yè)上無法采用。

碳纖維的表面處理技術(shù)除了表明氧化、表面涂層、表面沉積等常規(guī)表面處理方法外，還有一些新的技術(shù)，比如等離子體法，電聚合法，表面接枝處理等方法。隨著碳纖維與金屬材復(fù)合材料研究的深入，越來越多的碳纖維復(fù)合材料表面處理技術(shù)將會被開發(fā)，這也不斷地推進碳纖維復(fù)合材料在各行業(yè)中的普及應(yīng)用與快速發(fā)展。