硫酸环境下电流强度对碳纤维表面电化学活化的影响

作者：马崇攀; 张洋; 张恒; 高爱君; 王宇^*

来源：复合材料学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230822.002

• 碳纤维
• 电化学活化
• 表面结构
• 稀硫酸
• 活性氧[O

碳纤维的碳含量在90%以上，表面惰性强，表面活化处理是其制备过程中的重要工艺。研究采用XPS、Raman、动态接触角、单丝拉伸和界面剪切强度等测试方法，借助非接触式阳极氧化装置，明确了稀H2SO4作为电解液时电流强度对电化学活化碳纤维表面结构和性能的影响。结果表明，活性氧[O]进攻碳纤维表面使其含氧活性官能团含量增加，在本研究范围内电流越大活化效果越显著；处于阳极附近的碳纤维，受静电与扩散作用影响，SO42-和S2O82-进入碳结构内部间隙，碳纤维表面S/C升高，直径增大。在SO42-刻蚀作用下，碳纤维表面无序碳结构脱落而缺陷减少，石墨化程度(R)降低；SO42-和S2O82-插层进入碳结构内部，通过静电作用形成缔合结构，在刻蚀和插层的共同作用下，碳纤维的单丝拉伸强度提升，最高提高了16.77%。0.5 A电流处理后，碳纤维表面粗糙度提升，表面可与环氧树脂基体反应的羟基、羧基官能团含量最高，碳纤维表面极性最强，与去离子水的动态接触角由未处理时的89.9°降低到50.6°，相应的复合材料界面剪切强度(IFSS)提高了47.70%。

• 单位
  北京化工大学