【环氧板】材料的力学性能和耐环境

对玻璃纤维进行偶联剂处理后，可以显著提高聚合物与纤维的结合强度,环氧板材料的力学性能和耐环境介质稳定性显著提高。

对于碳纤维,高模量碳纤维-一般经过高温石墨化处理，表面非常光滑，比表面能很低，而且大部分的表面积都存在于碳纤维表面轴向的条纹中。因此，用未经表面处理的碳纤维制备的聚合物基环氧板材料强度般较低。碳纤维表面处理的方法较多,主要有氧化法、化学气相沉积法、电聚合与电沉积法以及等离子体处理法等。

(1)氧化法是较早采用的碳纤维表面处理技术,其目的在于增加纤维表面粗糙度和极性基含量。该方法又可按氧化介质的形态分为液相法和气相法。液相法的氧化介质为液体,这又可以分为直接氧化和阳极氧化两种方式。直接氧化就是将碳纤维浸人浓硝酸、次氯酸钠、磷酸、高锰酸钾/硫酸等氧化剂中一定时间,然后充分洗涤即可。这种方法处理效果缓和，对纤维力学性能影响较小，不仅可增加纤维表面粗糙度，还可以增加纤维表面的羧基含量。但这种工艺过程对环境污染严重,工业上已很少采用。阳极氧化是目前工业上使用得较普遍的一种氧化处理方法。其主要过程是用碳纤维作阳极，镍板或石墨电极作阴极，在NaOH,NHHCO3,HNO3,H2SO,等电解质溶液中通电处理，处理后尽快洗去纤维表面的电解质。气相法使用的氧化介质-般为臭氧、空气或空气中加入一定量的氧气，通过改变氧化剂的种类、处理温度和处理时间来改变纤维氧化程度。该方法设备简单、操作方便、反应快、可连续处理,但反应不易控制，容易向纤维纵深氧化，从而导致纤维力学性能严重下降。因此，需精心选择氧化条件和严格控制工艺参数，在空气中加入二氧化硫、卤素或卤化物可抑制纤维深度氧化。

(2化学气相沉积法是指在高温或还原性气氛中，烃类、金属卤化物等以碳、碳化物、硅化物等形式在纤维表面形成沉积膜或生长晶须。因此，这种工艺有时也称为“晶须化”。该方法既可以改善纤维表面的形态结构，又可以引人希望的新元素，使纤维具有特殊性能。SIC沉积到碳纤维表面,不仅可以提高环氧板材料的力学性能，还可以提高其耐热性。另外，化学气相沉积法还可以用于金属基和陶瓷基环氧板材料的纤维表面改性。此方法的缺点在于沉积到纤维表面的沉积物可能不均匀，因而影响处理效果。

(3)电聚合法是以电化学聚合反应来对碳纤维进行表面改性的技术。与阳极氧化法类似，仍用碳纤维作阳极,需在电解液中加人丙烯酸酯类、苯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈等不饱和单体，利用电极反应产生自由基，在碳纤维表面发生聚合。由于电解液中的单体也会聚合，因而该方法的浪费较大。电沉积法和电聚合法类似，也是利用电化学的方法使聚合物沉积到纤维表面的条纹和孔槽,完全致密地覆盖在纤维表面,改善纤维表面的物理黏附性能。

(4)等离子体处理法是将碳纤维放人等离子体室中，然后在负压状态下,依靠电离稀薄气体对纤维表面进行处理。稀薄气体可以是活性气体，如O2,NH2,SOz,CO等，也可以是惰性气体，如He,Nz,Ar等。等离子体又可分为热等离子体、低温(冷)等离子体和混合等离子体。目前处理纤维表面的主要为低温等离子体。低温等离子体处理是一-种气-固反应,所需能量较热化学反应低，改性仅发生在纤维表层,不影响纤维本体性能。该方法还有作用时间短、效率高的优点。

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