短碳纤维表面电沉积球状铜层及其形成机制研究

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碳纤维表面处理方法的探讨

碳纤维表面处理方法的探讨1 引言碳纤维在混凝土中的分散状态是碳纤维混凝土制备和应用过程中的关键问题，对其导电性能、电一力和力一电等效应具有重要的影响。

国内外学者对碳纤维的分散开展了大量研究工作，美國纽约州立大学布法罗分校的D.D.L.Chung最早采用甲基纤维素（MC）作为分散剂对纤维分散进行改善。

此外，她还提出对碳纤维进行表面改性的两种方法：一种是将碳纤维浸泡在强氧化剂溶液中或在臭氧中处理[1]，在其表面形成具有亲水性的含氧官能团；另一种方法是将碳纤维浸泡在硅烷偶联剂溶液中，在纤维表面形成硅烷涂层而提高亲水性。

孙辉、孙明清等发现在水泥浆体中掺加羧甲基纤维素钠（CMC）和硅灰能显著改善碳纤维的分散性。

王闯等[2]使用甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素钠（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）3种常用分散剂后发现分散剂对短碳纤维的分散效果为HEC>CMC>MC。

2 常用表面处理方法2.1 阳极氧化法阳极氧化法，又称为电化学氧化表面处理，是以碳纤维作为电解池的阳极，石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生产的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和二氧化碳的过程。

阳极氧化法对碳纤维的处理效果不仅与电解质的种类密切相关，并且增加电流密度与延长氧化时间是等效的。

该表面处理方法可以通过改变反应温度、电解质浓度、处理时间和电流密度等条件进行控制。

通过此方法处理后，使碳纤维表面引入各种功能基团而改善纤维的浸润和黏接等特性，显著增加碳纤维增强复合材料的力学性能。

庄毅等[3]采用碳酸氢铵为电解质，对PAN基碳纤维进行阳极氧化处理后，测试发现复合材料的层间剪切断裂转变为张力断裂，使其ILSS提高了49%。

阳极氧化法的特点是氧化反应缓和，易于控制，处理效果显著，可对氧化程度进行精确控制，目前已得到广泛应用，是目前最具有实用价值的方法之一。

但是处理后残留电解质的洗净和干燥十分繁琐，需要连续的电化学处理设备，对处理后的碳纤维进行充分的水洗、烘干，会增加处理成本。

碳纤维表面接枝聚合物及其对复合材料界面的影响

Ａｂｔａｔｓｒｃ
Ｔｈｒｉｅｍａｌｒｖｗｓｔｅｍｅｈｄｏａｂｎｆｅｕｆｃｒｆｎｏｙｒａｉｎｎｌｄｎｅａｔｌｃｉｙｅｉｈｔｏｆｒｏｉｒｓｒａｅｇａｔｇｐｌｍｅｉｔ，ｉｃｕｉｎｅｃｂｉｚｏｇ
面的影响。
甲基乙烯醚一马来酸酐、乙烯丙烯共聚物、烯烃一酸酐和双ｎ马来丙酮丙烯艘胺等不饱和单体，利用电极反应产生的自由基，使单体在碳纤维表面发生ＳｒＥｑａｅ，系统研究了利用电化学接枝法在碳纤维表面ａ４接枝上３一甲基噻吩、咔唑共聚物，并且采用多种测试手段对接
ＨＵＡＮＧｉｈ，ＩＺｉｏｇＱＩＪｎｅＬＮｈｙｎ，ＡＮｏＨａ
（ｌｇｆＭａｅｉｌＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｇ，ＨｕｑａｉｅｓｔＣｏｌｅｏｔｒａｓｃｅｃｎｇｎｅｉｅｎａｉｏＵｎｖｒｉｙ，Ｑｕｎｈｕ３２２）ａｚｏ６０１
加入丙烯酸酯类、乙烯、苯醋酸乙烯、丙烯腈、苯乙烯一马来酸酐、
极氧化法、等离子体氧化法、表面涂层法、表面净化法等上述的几种表面处理方法虽然可以在一定程度上提高碳纤维与基体树脂的界面粘结强度，这往往是以牺牲复合材料的界面剪切但强度为前提的。近２年发展起来的在碳纤维表面接枝聚合物Ｏ层的处理方法，通过选择性地接枝各种高聚物，实现在碳纤维表
摘要
关键词
综述了碳纤维表面接枝聚合物的各种方法，包括电聚合、电沉积、离子体接枝聚合、等化学接枝聚合等；

短碳纤维表面镀铜的研究

摘要：为改善碳纤维与铝合金的浸润性，通过对碳纤维短切、灼烧、粗化、中和、敏化、活化等预处理工序，获得ｒ表面粗糙度增大的碳纤维，然后经过化学镀铜得到了镀层均匀的镀铜碳纤维。采用ｘ射线衍射仪，扫描电镜表征了镀层的物相组成及微观形貌。试验结果表明：镀液在电动搅拌方式下，主盐ＣｕＳＯ・５Ｈ，Ｏ含量为１５ｇ／Ｌ，且添加亚铁氰化钾和二联吡啶时，镀铜层均匀地包覆在碳纤维表面，且镀铜层表面光滑、色泽鲜亮，与碳纤维结合良好。ｘ射线衍射分析表明：镀铜层结晶良好，是由不同取向ｃｕ晶粒组成的多晶ｃｕ镀层，电镜观察
１试验材料及方法
本试验所用碳纤维为日本东丽公司原产的Ｔ７００ＳＣ一１２０００ — ５０Ｃ碳纤维丝。详细参数如表１所示。
基金项目：国家自然科学基金项目（５１３７１０７７）；河南省重大科技专项基金项目（１０２１０５０００００７）
结合力比较差，镀层容易脱落。因此，短纤维表面改性主要通过电镀和化学镀 ¨ 的工艺。化学镀不需
电源设备，费用较低并能够在非导体上沉积镀层且镀层较为均匀致密。另外，对比电镀工艺，化学镀工

碳纤维表面复合镀镍研究

纤维镀层的 EDS 分析及镀层表面元素含量。可看
82
Hot Working Technology 2011, Vol.40, No.14
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
(a) Ni
Ni
Ni：100 at%
Ni
(b) Ni：72.02 at% P：27.98 at%
通过比较发现，采用高温灼烧法和有机溶剂法相结合，除胶效果更好，能获得良好的镀层。最佳除胶条件为：在空气中 400 ℃灼烧 10 min，然后再在有机溶剂中浸泡 10 min。 2.2 正交试验优化镀镍工艺
通过正交试验，采用综合平衡法对试验结果进行分析，得到优化后的镀镍工艺：
电镀镍配方： NiSO4·6H2O 240 g/L；H3BO3 30g/L；NiCl 70g/L； C12H25NaSO4 0.1 g /L；pH 4～5；时间 7 min；温度为室温；电流密度 0.32 A/dm2；化学镀镍配方：
通过正交实验 L9(33) 分析，可得出，在化学镀液过程中，各组分影响镀层质量及镀液稳定性的主次顺序为：NiSO4·6H2O＞NaH2PO2·H2O＞ C3H6O3。但是 pH 值的高低直接影响镀层质量和溶液稳定性，当 pH 值低时，溶液中的次磷酸盐易水解成正磷酸,镀液变坏；pH 值高于 6，镀层的光亮度范围狭小、色泽暗红、粗糙且不均匀。 2.4 镀层结合力测试
用技术研发项目 (CXY08001(3)) 作者简介:叶根(1985- ),男,陕西榆林人,硕士,研究方向为碳纤维增强
金属基复合材料; 电话:13720724800; E-mail:yeroots228@

碳纤维增强铜基复合材料的最新研究进展和应用_苏青青

碳纤维增强铜基复合材料的最新研究进展和应用3苏青青,李微微,刘　磊,沈　彬(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200240)摘要碳纤维增强铜基复合材料是一种极具发展前途的金属基复合材料。

介绍了碳纤维增强铜基复合材料的制备工艺,总结概述了目前短碳纤维增强铜基复合材料的物理力学性能研究进展及其在航空航天、汽车、电子方面的应用现状和前景。

探讨分析了碳纤维增强铜基复合材料的研究开发趋向,对碳纤维增强铜基复合材料的研究开发和实际应用具有一定的指导意义。

关键词碳纤维增强铜基复合材料　研究进展　应用Application and Progress in Development of the C arbon FiberR einforced Copper Matrix CompositesSU Qingqing ,L I Weiwei ,L IU Lei ,SH EN Bin(State Key Laboratory of Metal Matrix Composites ,Shanghai Jiao Tong University ,Shanghai 200240)Abstract Carbon fiber reinforced copper matrix composites is a kind of metal matrix composites with a great potential for the development.A review on the preparation technology and the progress in the study of the physical and mechanical performance (including strength ,hardness ,thermal conductivity ,f riction and wear properties )are presented ,as well as the application in fields of aerospace ,automotive ,electronics ,etc.of the carbon fiber reinforced copper matrix composites.On the basis of the research situation ,a f uture development view is prospected.K ey w ords carbon fiber reinforced copper matrix composites ,research and development ,application　3国家863项目(2007AA03Z546)　苏青青:1985年生,硕士研究生　沈彬:通讯作者,教授　E 2mail :bshen @0　引言碳纤维增强铜基复合材料以其优异的导电、导热、减摩和耐磨性能以及较低的热膨胀系数而广泛应用于航空航天、机械和电子等领域[1-5]。

电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制研究的开题报告

电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制研究的开题报告1. 题目电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制研究2. 研究背景和意义超细铜粉在电子材料、化工催化、喷雾涂料等领域有广泛的应用。

目前，制备超细铜粉的方法主要有高温气相法、物理化学法和化学还原法等，但这些方法工艺复杂、成本高、对环境污染严重。

而电沉积法具有高效、环保、经济等优点，并能实现超细铜粉的精确控制。

3. 研究内容和方法本研究将采用电沉积方法制备超细铜粉，并通过改变沉积条件如电压、电流密度、电解液成分等控制粒径。

同时，结合SEM、TEM、XRD等测试手段，分析铜粉的形貌、晶体结构、晶粒尺寸等特征，探讨电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制。

4. 预期成果和意义本研究预期可以实现超细铜粉的高效、经济、环保制备，并获得一定的粒径控制能力。

同时，对电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制进行深入研究，可以促进超细铜粉在电子材料、化工催化、喷雾涂料等领域的应用发展，具有一定的理论和实际意义。

5. 参考文献[1] 杨继国,张晓桥,王润元,等. 电沉积法制备超细金属粉末[J]. 化学科技,2013,36(6):32-36.[2] 张孟钰,刘刚,张亚萍,等. 电沉积分步法制备超细铜粉的研究[J]. 稀有金属材料与工程,2015,44(5):1250-1255.[3] Kouhikamali R, Alehashem M S, Shokouhimehr M. Effects of current density and electrodeposition time on the microstructure and magnetic properties of Fe-Co-Si thin films prepared by DC electrodeposition[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018, 448: 266-271.。

短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究

短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究一、内容描述短碳纤维增强铝基复合材料（Short Carbon Fiber Reforced Aluminum Matrix Composite, SCFRA）作为一种先进的复合材料，凭借其轻质、高强、高刚度、良好的耐腐蚀性等优异性能，成为了现代材料科学领域的研究热点。

本文将围绕SCFRA的制备及其性能展开深入探讨。

在制备方面，本文首先介绍了短碳纤维（Short Carbon Fiber, SCF）的基本特性和常用的制备方法。

SCF具有高强度、低密度、良好的热导性和电导性等特性，因此在众多工业领域如航空航天、汽车制造、建筑工程等得到了广泛应用。

文章详细阐述了铝基复合材料（Aluminum Matrix Composite, AMC）的组成、分类及制备工艺。

铝基复合材料以铝合金为基体，通过填充其他材料如陶瓷颗粒、碳纤维、塑料等，可以显著提高其力学性能、耐磨性、耐高温性等。

结合SCF和AMC的特点，本文提出了一种新型的短碳纤维增强铝基复合材料，旨在充分发挥两者优势，实现高性能化。

通过优化SCF 与AMC的配比、制备工艺和微观结构调控，有望获得具有更高比强度、更高比刚度、良好耐磨性和耐腐蚀性的复合材料。

在性能研究方面，本文首先分析了SCFRA的基本力学性能，如拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等。

实验结果表明，SCFRA的力学性能明显优于相同成分的铝合金，显示出短碳纤维对铝基体的增强作用。

本文还探讨了SCFRA的热稳定性、耐磨损性、耐蚀性等性能，并与铝合金和碳纤维增强铝基复合材料进行了对比分析。

研究结果显示，SCFRA在高温下仍能保持较高的力学性能和热稳定性，同时具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

针对SCFRA在实际应用中可能遇到的问题，如界面结合强度低、复合材料易氧化等，本文也提出了相应的解决方案。

通过优化表面处理工艺、控制SCF与AMC的界面相容性等手段，可以提高SCFRA的整体性能。

碳纤维表面电镀铜层微观形貌表征及分析

碳纤维表面电镀铜层微观形貌表征及分析摘要：本文通过扫描电子显微镜(SEM)观察了碳纤维表面电镀铜层的微观形貌，并采用X射线衍射仪(XRD)分析了镀层的结晶性。

结果表明，镀层表面均匀，致密紧密，铜晶体呈现光滑的立方面。

所得到的结论可为进一步改进碳纤维表面电镀工艺提供参考。

关键词：碳纤维表面电镀；铜层；微观形貌；X射线衍射仪正文：珍贵的碳纤维以其高强度、高模量、低密度、抗疲劳等优异性能而被广泛应用于航空、航天、民用工程、体育器材等领域。

然而，碳纤维具有不良的导电性和化学惰性，限制了其使用范围。

为了克服这些缺点，我们可在碳纤维表面电镀分散相，以改善其导电性和化学性质。

铜层的电化学性质与良好导电性和化学稳定性使得其成为一种理想的表面镀层材料。

在本文中，我们采用了化学镀法在碳纤维表面电镀铜层。

首先，将碳纤维进行表面清洗和活化处理，然后进行电镀。

通过SEM观察镀层表面微观形貌，发现铜层表面均匀、致密紧密。

并进一步分析铜的晶体结构，可知其呈光滑立方面结构，表明铜晶体结晶度高，镀层质量好。

在此基础上，我们可不断优化电镀工艺，以进一步提高铜层的质量和匀度。

总之，本文通过SEM和XRD观察和分析了碳纤维表面电镀铜层的微观形貌和晶体结构，得出了铜层表面均匀、致密紧密，铜晶体呈现光滑的立方面结构的结论。

此研究结果可为进一步改进碳纤维表面电镀工艺提供参考。

碳纤维作为一种新型的功能材料，其在航空航天、能源、汽车、体育器材等领域拥有广泛的应用前景。

但由于碳纤维表面本身的化学惰性和导电性较差，限制了其在各个领域的应用和开发。

为了改善碳纤维的物理和化学性质，人们开始探索在碳纤维表面进行电镀的方法。

铜是一种有很好化学稳定性和导电性的金属，因此在碳纤维的电镀中，采用铜作为镀层很受欢迎。

采用化学镀法制备的碳纤维表面电镀铜，可以有效提高碳纤维的导电性和加工性能，进而实现碳纤维的应用。

在本文中，我们将焦点放在碳纤维表面电镀铜层的微观形貌表征和分析上，通过SEM观察了镀层表面的微观形貌，结果显示镀层表面均匀、致密和紧密。

碳纤维增强铜基复合材料研究进展

碳纤维增强铜基复合材料研究进展刘建秀;宋阳;樊江磊;吴深;张驰;贾德晋;李育文【摘要】本文综述了碳纤维在铜基复合材料中的作用及其表面处理技术的发展现状.总结了近年来碳纤维表面改性方法以及存在的主要问题,分析了碳纤维对铜基复合材料组织的形成及其性能的影响.最后展望了碳纤维的发展前景.%Copper matrix composites have been widely used for their good properties,such as wear resistance,thermal conductivity,corrosion resistance and so on.Carbon fiber is a kind of inorganic polymer material with excellent mechanical properties,and thuswidely used as reinforcement in various composite materials.The study of carbon fiber reinforced copper composite has been the hot topic in terms of improvement of the conductivity,thermal conductivity and friction and wear properties.The role of carbon fiber in copper matrix composites and current situation of the surface treatment technology are reviewed in this paper.New methods for surface modification of carbon fiber and main problems are summarized.At last,the future development of carbon fiber is prospected.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】6页(P342-346,240)【关键词】碳纤维;铜基复合材料;表面改性;镀铜【作者】刘建秀;宋阳;樊江磊;吴深;张驰;贾德晋;李育文【作者单位】郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】TB3331 引言近年来，金属基复合材料的理论研究、制备工艺发展十分迅速。

碳纤维及其复合材料研究进展

碳纤维及其复合材料研究进展（江苏理工学院材料工程学院12110116 于小健）摘要：本文在对碳纤维介绍的基础上，简单阐述了碳纤维的结构、特性及分类，并着重介绍了碳纤维复合材料的性质、分类、应用及成型方法，包括手糊成型，树脂传递模塑，喷射成型，注射成型，纤维缠绕成型及拉挤成型工艺。

关键词：碳纤维；复合材料；分类；成型Research progress of carbon fiber composite material Abstract: Based on the introduction of carbon fiber, briefly discusses the structure, characteristics and classification of carbon fiber, and emphatically introduces the properties of carbon fiber composite materials, classification, application and molding method, including hand lay-up molding, resin transfer molding, injection molding, Forming and pultrusion fiber windingKeywords: carbon fiber; composite material; classification; molding0.序言碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。

它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。

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第35卷第1期Vo l 35 No 1稀有金属CH I NE SE J OURNAL OF RARE M ETALS2011年1月Jan.2011收稿日期:2010-01-10;修订日期:2010-03-10 基金项目:国家863项目资助(2007AA03Z546)作者简介:李微微(1981-),女,辽宁人,博士研究生;研究方向:碳纤维表面改性*通讯联系人(E -m ai:l h ei m ei u @s j tu )短碳纤维表面电沉积球状铜层及其形成机制研究李微微,沈彬,刘磊*(上海交通大学材料科学与工程学院,金属基复合材料国家重点实验室,上海200240)摘要:采用电化学沉积的方法制备了类似糖葫芦结构铜短碳纤维复合增强体,并采用SEM,XPS ,DSC 等分析测试技术对其形貌及表面特征进行表征,进而分析球状铜层的形成机制。

实验中首先将短碳纤维在450!下煅烧1h,然后将其均匀分散在镀液中(50g ∀L -1CuSO 4∀5H 2O +10g ∀L -1酒石酸钠+90g ∀L -1柠檬酸钠+12g ∀L -1KNO 3),调节不同电压,得到糖葫芦状铜短碳纤维复合增强体。

经过分析,煅烧处理后的碳纤维表面O 元素含量增加,即含氧基团-O H 和C =O 含量升高,这些官能团使得纤维表面的活性增加。

对于电镀铜来说,外加沉积电位以及活性基团自身与镀液中Cu 2+反应的共同作用才是氧化还原反应的驱动力,当外加电位较低时,只有具有活性基团的位置才能发生反应沉积出铜,其他位置由于不能满足反应所需的最小驱动力而不能反应,因此形成糖葫芦结构。

当电位增大,活性官能团的促进作用逐渐不明显,由沉积电压控制的初始形核过程占主导地位,发生均匀形核过程,表面获得均匀光滑沉积层。

因此,通过控制沉积电压可以得到糖葫芦结构铜短碳纤维复合丝,此结构的临界电压为0.9V,电镀时间为0.5h 。

关键词:复合材料;糖葫芦结构;电沉积;机制do:i 10.3969/.j issn .0258-7076.2011.01.013中图分类号:TB333 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2011)01-0066-06E lectrodeposition of Cu w ith a Spi ky Ball Structure on Short CarbonF i berL iW e i w e,i Shen B in ,L i u Le i*(S tate K ey Laboratory of M et a lM atrix C o mposites ,Schoo l of M aterials Science and Engineering,Shanghai J iao tong Universit y ,Shanghai 200240,China)Abst ract : Sp i ky ba ll struc t ura lCu depo sited sho rt ca rbon fi ber w as prepa red by e lectrodeposition and charac terized by SE M,XPSand D SC .T he forma ti on m echan i s m of spi ky ba ll w as st udied .SCF s w ere hea t treated a t 450!i n a i r fo r 1h .A sulfuric acid bat h(50g ∀L -1CuS O 4∀5H 2O )was used as t he basi c p l ating bath .A homogeneous d ispersion o f SCF s w as ach ieved w ith ultrason i c ag ita ti on .The com position of the composite p l a ti ng bath was 50g ∀L -1CuS O 4∀5H 2O +10g ∀L -1sod i u m ta rtra te+90g ∀L -1sodi um c itrate+12g ∀L -1KNO 3.P lati ng w as pe rf o r m ed at room te m pe ra t ure w it h m agnetic stirrer . Spiky ba ll struc t ural Cu depos i ted s hort carbon fi ber cou l d be obta i ned by ad j usting different voltages .The conc l usi onsw ere :t he content o f -OH and C =O w as i ncreased by calc i ning ca rbon fi bers and t hese groups increased t he acti v ity o f ca rbon fi bers surface .T o the e lectrodeposition ,adsc ititious sed i m enta ti on po ten ti a l and the reac ti on bet w een the acti ve g roups and Cu 2+i n the so l uti on w ere t he dr i v i ng force o f ox ida ti on reduction reacti on ,w hen the adsc ititi ous sed i m entation po ten tia lw as lo w,Cu w as only deposited i n t he po siti on o f active g roups on carbon fi ber surface ,so spiky ba ll struc t ure was for m ed .W hil e when t he adsc ititious sedi m en tati on potential was h i gh enough ,the pro m o ter acti on o f acti ve g roups w as not ev i dent and the initial nucleati on process do m i nated ,wh i ch resu lted to for m s moo t h depositi on .So spi ky ba ll structura l Cu deposited s hort carbon fi ber coul d be prepa red by contro lling the deposition vo ltage and t he critical voltage was 0.9V,ti m e was 0.5h .K ey word s :composite ;spi ky ba ll struct ure ;electrodepo siti on ;m echan i s m碳纤维(CF)具有优异的性能,是一种重要的复合材料增强体[1~3]。

碳纤维与基体材料之间的界面问题一直是复合材料制备过程中的核心问题[4],界面结合力的优劣直接影响复合材料的性能,例1期李微微等短碳纤维表面电沉积球状铜层及其形成机制研究如,在力学测试中碳纤维容易被拔出,导致整体复合材料无法达到预期的性能要求。

通常,解决界面问题的方法是增加两者的结合强度,即在碳纤维表面获得涂层或是镀层,一般采用气相沉积[5,6]、化学镀[7,8]或电镀[9,10]等工艺,其中以化学镀和电镀工艺的研究最为活跃。

电镀工艺与其他工艺相比,具有工艺简单、设备要求低、操作温度低等优点,是一种非常有发展前途的表面处理方法[11,12]。

本文以复合材料的界面设计为核心,设计制备出具有糖葫芦结构的碳纤维增强体,从而改变复合材料的界面结构。

此结构铜短碳纤维复合增强体可以用于树脂基复合材料的增强,碳纤维上球状铜层可在力学性能测试中起到钉锚的作用,从而提高其复合材料的力学性能。

具体思路为:在短碳纤维表面电镀金属铜,通过对工艺参数的控制,可以制备出具有类似糖葫芦结构的铜短碳纤维复合丝,并用SE M,XPS和DSC研究复合丝的表面形貌以及预处理工艺对碳纤维表面含氧官能团的影响,探索糖葫芦结构的形成机制,从而达到可以制备出形态可控的铜短碳纤维复合丝的目的。

1 实验1.1 实验材料实验所用碳纤维均是国产T300型,直径7~ 8 m,长度约5mm。

电镀液所用试剂均为分析纯,所用水为去离子水,镀液成分见表1。

1.2 碳纤维的预处理实验采用空气氧化除胶,将碳纤维在空气气氛中加热到450!,保温60m i n,备用。

采用SE M 和XPS对纤维表面形貌及官能团的变化进行分析。

1.3 碳纤维表面镀铜实验电镀铜阳极材料为国产磷铜板,其成分中Cu 含量为99%,P含量为0.6%,实验温度为室温,用磁力搅拌器搅拌。

2 结果与讨论2.1 预处理对碳纤维的影响在碳纤维生产线上,为了保护纤维表面的洁净活性,避免吸附空气中的水分和灰尘,在形成产品以前都进行了上浆处理,上浆后在单丝表面上形成一层薄的保护膜。

这一层有机胶,使其与水溶液润湿性差,很难在水中分散,给电镀造成困难,所以必须对碳纤维进行预处理,以提高碳纤维表面活性,增强亲水性。

图1为碳纤维预处理前后的SE M照片,预处理后碳纤维表面纹理加深,粗糙度加大,表面积增加,提高了碳纤维的表面活性,并表1 电镀铜用镀液成分Table1 Che m i cal co mposition of e l ec trop l ating copp er bathC o m ponen t C oncen trati on/(g∀L-1)C uSO4∀5H2O200.0H2SO470.0CFs0.5图1 碳纤维预处理前后SE M照片F i g.1 SE M m i crographs of carbon fi bers before and after pretreat m ent(a)Before pre trea t m ent;(b)A fter pretreat m ent 67稀有金属35卷且粗糙的表面有利于增强镀层与碳纤维间的结合力。