山西煤化所高模量碳纤维表面处理技术取得新进展

山西煤化所高模量碳纤维表面处理技术取得新进展
由于碳纤维表面惰性，复合材料中碳纤维和基体材料间应力载荷无法有效传递，直接影响其性能发挥，限制其规模化
应用，工业主要采用阳极氧化法来解决这一问题。高模量碳纤维具有表面晶面尺寸更大、刚性更好、抗弯折性更差、
表面惰性更突出的特性（图1），采用传统的阳极氧化法进行表面处理，不仅毛丝、断丝多，而且表面处理效果不均匀
，反映在复合材料中界面结合性能明显偏弱。
日前，山西煤化所碳纤维表面工程课题组在表面改性方面取得新进展。该课题组研究团队采用新型非接触电化学处理
方法处理高模量碳纤维，经工艺设计及工艺条件优化，可实现良好处理效果并有效减少导丝辊对纤维丝的磨损，建立
了高模量碳纤维的连续化表面处理试验线。据连续试验线效果统计：(1)该工艺对高模量碳纤维无明显损伤，可大大
减少高模量碳纤维在表面处理过程中的毛丝、断丝发生量；(2)表面处理后，碳纤维表面元素含量均匀（图2）、可调
控；(3)经评价与环氧树脂界面剪切强度值提高55.2%；（4）经第三方单位：（略）
达80MPa，弯曲强度可达340MPa，均明显高于目前国内外报道值。该方法克服了传统阳极氧化方法的固有缺陷，工艺环
境友好，为高性能碳纤维，特别是高模量（略）和技术。该研究成果已在
2019年度的SAMPE会议上以口头报告的形式进行了介绍。