碳纖維及其復(fù)合材料在航空航天、軍事、交通運(yùn)輸、體育器材等方面的應(yīng)用體現(xiàn)了其優(yōu)越性能。但由于碳纖維表面惰性大，缺少活性官能團(tuán)，極大地影響了碳纖維與基體的復(fù)合效果。所以要對碳纖維進(jìn)行表面處理，目前工業(yè)生產(chǎn)上一般使用陽極氧化法處理碳纖維，陽極氧化容易對碳纖維產(chǎn)生過度刻蝕，影響碳纖維的強(qiáng)度。

本研究過程中受到了電化學(xué)誘導(dǎo)退火(Electrochemically Induced Annealing，EJA)技術(shù)的啟發(fā)，將正負(fù)交變的陰陽極恒電位極化應(yīng)用于碳纖維表面處理中，研究發(fā)現(xiàn)，無論采用何種處理參數(shù)，經(jīng)過處理的碳纖維表面變得粗糙，表面沿碳纖維軸向的條紋變得更加明顯，有利于碳纖維與基體間的物理錨定作用的提高。

當(dāng)以硫酸水溶液為電解質(zhì)溶液時，處理后的碳纖維比未處理的直徑增大，表面含氧量升高，含氧官能團(tuán)總量升高，其中COOH含量明顯升高，而C-OH含量略有降低；在本試驗所選擇的三因素中電解液濃度對碳纖維直徑、氧含量、C-OH含量、COOH含量的影響均最大。含氧量和COOH的提高有利于提高碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度。處理后碳纖維的層間距d(002)和堆垛厚度增大。

各處理參數(shù)對碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的影響大小為：處理時間＞溫度＞電解液濃度。碳纖維的復(fù)絲拉伸強(qiáng)度由表面溝槽、表面官能團(tuán)、晶粒尺寸等多方面因素共同決定；各參數(shù)對ILSS的影響程度：電解液濃度＞處理時間＞溫度。

本文還選取了H_3PO_4、Na_2SO_4、Na_3O_4、NH_4HCO_3的水溶液為電解液，研究電化學(xué)陰陽極交變恒電位極化處理對碳纖維及其復(fù)合材料的影響，研究時每種電解液的濃度和溫度一定但處理時間不同，處理后的碳纖維比未處理的直徑增大，表面含氧量基本升高，含氧官能團(tuán)總量升高，但復(fù)絲拉伸強(qiáng)度有所降低，而層間剪切強(qiáng)度升高。

通過對所選五種電解液處理后復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的綜合分析，只有硫酸溶液使碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度提高，其他電解液處理后均不利于碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的升高，且處理后的碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度大小與碳纖維表面COOH含量變化規(guī)律一致，表面COOH含量高的試樣拉伸強(qiáng)度大，這是因為在碳纖維與基體結(jié)合時，COOH與基體中的官能團(tuán)反應(yīng)結(jié)合成牢固的化學(xué)鍵，有利于碳纖維復(fù)絲強(qiáng)度的增大。對于復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，酸和鹽類電解液處理后層間剪切強(qiáng)度均比未處理的明顯升高，不同電解質(zhì)對層間剪切強(qiáng)度的影響不同，接近中性的Na_2SO_4溶液處理后使復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度提高最大

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