PAN基碳纖維表面結構的研究.pdf

1、碳纖維表面結構包括物理形貌、表面碳結構及含氧化學結構等，對復合材料的界面性能有著極其重要的影響。在以往的研究中較少涉及到這三種表面結構的關聯(lián)性，尤其是物理形貌以及表面碳結構對含氧化學結構生成及演變的影響，而這部分內(nèi)容對碳纖維表面結構研究以及表面處理工作均有著重要的意義。
　　 本論文通過高溫熱處理手段得到不同表面碳結構的碳纖維，對濕法和干濕法紡制原絲進行預氧化、碳化得到不同物理形貌的碳纖維，然后對不同表面碳結構和不同物理形貌的碳

2、纖維分別進行了電化學氧化處理。利用Raman、XRD研究了碳纖維表面碳結構的演變，利用SEM和AFM研究了碳纖維物理形貌結構差異，利用XPS研究了電化學氧化前后O/C及含氧官能團的變化情況，分析了碳纖維表面碳結構和物理形貌對電化學氧化行為以及含氧化學結構生成及演變的影響。研究結果表明:
　　 經(jīng)過電化學氧化后，碳纖維表面O/C大幅增加，隨石墨化程度的提高，這種增加的幅度逐漸減小;對于相同電流密度處理的碳纖維，其表面O/C則隨石墨

3、化程度的提高而降低。本文定義石墨化度值G，用來代表不同表面碳結構的碳纖維，其中G值是碳纖維Raman光譜中G峰和D峰的面積比。在G=1.47左右時，以上兩種變化趨勢均有突變的現(xiàn)象，其中G＜1.47的碳纖維變化較大，而G≥1.47之后的碳纖維其變化趨勢明顯減小。通過Raman對碳結構的分析可知，總體上隨著石墨化程度的提高，碳纖維表面Sp2雜化的碳結構相對含量增加，有序性提高，石墨缺陷種類、數(shù)目及石墨邊緣低對稱碳的比例減少。但石墨化程度G＜

4、1.47時，除了表面碳結構重排外，還發(fā)生著雜元素脫除過程，這使得碳纖維表面的易被氧化的缺陷相對多，其氧化活性較高;而G≥1.47時僅發(fā)生碳結構重排，石墨微晶迅速長大且有序排列，該過程中表面石墨結構更加完善，碳纖維表面的氧化活性極低，因此這兩個階段的氧化特征及含氧化學結構的形成及演變均不同。
　　 當碳結構相似時，經(jīng)相同電流密度處理的具有溝槽結構的碳纖維表面O/C要小于表面光滑的碳纖維，研究認為表面溝槽的存在，使得碳纖維凸起部分電