如何改善碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂的相容性？

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1. 碳纖維表面改性

(1) 氧化處理

• 液相氧化：

• 硝酸（HNO?）、硫酸（H?SO?）或混酸處理，引入羧基（-COOH）、羥基（-OH）等極性基團(tuán)，增強(qiáng)與環(huán)氧樹(shù)脂的化學(xué)鍵合。

• 注意：過(guò)度氧化會(huì)損傷纖維強(qiáng)度，需控制濃度和時(shí)間（如65% HNO?，60℃，2h）。

• 氣相氧化：

• 空氣或臭氧（O?）氧化，生成活性官能團(tuán)，避免液相廢液污染。

(2) 上漿劑（Sizing）處理

• 環(huán)氧基上漿劑：在纖維表面涂覆與樹(shù)脂基體相似的聚合物（如EP型上漿劑），改善浸潤(rùn)性和化學(xué)相容性。

• 納米改性上漿劑：添加納米SiO?、碳納米管（CNTs）等，增強(qiáng)界面機(jī)械互鎖效應(yīng)。

(3) 等離子體處理

• 低溫等離子體（Ar、O?、NH?）：

• 通過(guò)物理刻蝕增加表面粗糙度，同時(shí)引入含氧/氮極性基團(tuán)，提升潤(rùn)濕性。

• 處理后需盡快使用，避免表面活性衰減。

(4) 偶聯(lián)劑修飾

• 硅烷偶聯(lián)劑（如KH-550、KH-560）：

• 水解后與纖維表面-OH反應(yīng)，另一端與環(huán)氧樹(shù)脂形成共價(jià)鍵。

• 鈦酸酯偶聯(lián)劑：適用于高表面能碳纖維與樹(shù)脂的橋接。