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本文主要讨论了在表面氧化处理中不同电解液体系、电流密度及处理时间对高强高模碳纤维力学性能的影响,并通过拉曼光谱的分析,探讨了电化学氧化前后纤维拉伸强度变化的机理,主要结论如下:
①NH4H2PO4与CH3COONH4的复合电解质溶液与NH4H2PO4溶液相比对碳纤维进行表面处理,能有效地降低电化学处理对纤维强度的损失量,并且随着CH3COONH4含量的增加,纤维强度的损失量减小。当电解液为NH4H2PO4与CH3COONH4在物质的量比为2∶1配成的复合电解质溶液、电流密度为2mA/cm2、处理时间为30秒时,纤维复合材料的ILSS与未处理纤维相比提高了168%,而拉伸强度与未处理的纤维相比却下降很小,拉伸模量下降的也很小。
②从微观结构来看,纤维强度的下降主要是因为纤维表面晶体结构的改变引起的。纤维表面晶体中Sp2杂化碳原子相对含量愈多,石墨微晶的结构就越完善,微晶缺陷就越少,从而有利于纤维强度的提高。并且纤维表面晶体结构对强度的影响强于晶粒大小的影响。
③在表面处理中,CH3COONH4电解质对提高纤维表面含氧官能团有很大影响,加入CH3COONH4的复合电解质体系对碳纤维进行氧化处理后,纤维表面的含氧官能团有了大幅地增高,尤其是羰基与羟基含量增幅明显。