基于碳纤维改性的复合材料性能优化

韩冰 严炎

摘 要：碳纤维改性可以显著提高纤维表面活性与粗糙度，增加纤维与基体结合度，提升复合材料整体力学性能。目前碳纤维改性的手段有很多，较为常见的有氧化法、接枝法、表面沉积法、表面涂覆法等。这些方法原理不尽相同，但是都可以达到改善纤维与基体结合度的目的。本文将介绍常见的碳纤维改性方法，并分析其对复合材料性能的影响，为工程实践提供一定的指导。

关键词：碳纤维；改性方法；复合材料；力学性能

一、碳纤维改性意义

碳纤维作为一种高性能纤维，具有比强度高、比模量大、耐高温、耐腐蚀等优异特性，被广泛用于复合材料的增强体。但是碳纤维原丝表面较为光滑，缺少具有活性的官能团，所以使用未经任何处理的碳纤维制备复合材料，纤维无法与基体紧密地结合，基体上的负载也就不能有效地传递到纤维上，碳纤维的优异性能得不到充分的发挥，极大地限制了复合材料整体力学性能。这也就解释了碳纤维性能在不断提升，而复合材料整体性能却停滞不前这一现状。因此，对碳纤维表面进行改性，提升纤维与基体的结合度，充分发挥纤维的增强体作用，对提升复合材料性能具有重大的意义。

二、碳纤维改性方法

对碳纤维进行改性，提升碳纖维与树脂间结合力，主要从以下几个方面着手：刻蚀碳纤维表面，増大纤维比表面积；增加碳纤维表面活性基团含量；在碳纤维表面引进能与树脂基体形成交联化学反应的基团等。……