2024年粉体表面改性技术高级研修班将于2024年4月13日-14日在江苏南京举行，报名请关注V信公众号“粉体技术网”，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙，硅微粉，滑石，重晶石，硅灰石，高岭土，膨润土，白云石，石灰石，硅灰粉，云母，硅藻土，海泡石，电气石等；功能性粉体企业：氢氧化镁，氢氧化铝，氧化铝，钛白粉，白炭黑，氧化铁红，珠光云母，导热填料，氧化锌，粉煤灰，碳化硅，玻璃微珠，纳米粉体等；药剂和设备企业；粉体填料应用企业；其他需要粉体表面改性的企业。
碳纤维（CF）作为一种新型的复合增强材料，现在已经广泛应用于各种行业，因此备受关注。但CF表面比较光滑且无活性基团，纤维表面呈现化学惰性，所以纤维的亲水性、与基体粘附性比较差，易脱落。因此，需要改善CF与基体增强界面。
到目前为止，碳纤维常见的表面改性方法主要有涂层改性、表面接枝改性、氧化改性、等离子体改性以及联合改性等，其中氧化处理和表面接枝处理是比较受欢迎的方法。通过这些改性方法提高纤维的润湿性、化学粘结、与基体间的机械互锁，形成过渡层，促进应力均匀传递，减轻应力集中。
碳纤维表面光滑、活性基团少、与基体黏附不牢。在平时的应用中，需要提高附着率，一种是通过物理作用使光滑的碳纤维表面变得粗糙，产生沟槽或小孔增大与基体材料的接触面积，聚合物或纳米颗粒可以填充在纤维表面的沟槽中，纤维和聚合物可以在固化后通过纤维表面的粗糙形态机械地锁定在一起，导致纤维和基体间的机械联锁效果明显，有利于提高界面强度。另一种是化学作用，在碳纤维表面增加活性官能团，通常是羟基、羧基、环氧树脂和氨基，使纤维与基体化学键合。到目前为止，共价键被认为是纤维－树脂键合的最强类型。此外，化学键不仅指共价键，还包括氢键、酸碱等化学键相互作用。
1、涂层改性
碳纤维涂层改性通过喷涂、物理或化学沉积、聚合物、溶胶－凝胶法和涂层工艺，可以覆盖多种材料，如金属盐、金属合金、碳纳米材料等。涂层后，CFs的表面具有不同的性能。CF复合材料的界面力也可以得到提高。
2、表面接枝
碳纤维表面接枝是一种自底向上，被大量研究的CFｓ改性方法。与表面氧化和涂层的方法相比，表面接枝可以使接枝聚合物与CF表面具有更好的附着力。通过辐射或化学反应，在CFｓ表面触发接枝反应，在CFｓ表面引入具有官能团的聚合物，提高了复合材料的界面强度。
3、氧化处理
碳纤维氧化处理是一种简单的改性方法，不仅增加了CF表面的孔隙分布和孔径，而且还引入了不同浓度的含氧官能团，对材料界面粘合度和固定化效率（IE）有明显的影响。这种方法采用在CF表面形成酸性官能团，含氧官能团的引入可以改善CF表面亲水性差的缺点，随着亲水性的提高，生物相容性也会提高。
4、等离子体处理
等离子体处理是对包括碳材料在内的多种材料的突出和成功的处理方法。利用足够高能量的等离子体撞击CF表面，使表面发生化学键断裂和重组，从而改善碳纤维的表面结构和性能，以实现CF与基体材料之间的良好粘合。等离子体处理具有操作简单、效率高、绿色环保等优点。
5、联合改性
上述几种单一改性方法或多或少都存在缺陷。例如，涂层改性的CF，涂层与CF之间的粘附性低，在制造过程中需要使用溶剂，制备效率低，难连续生产；等离子体处理设备投资昂贵；在湿式化学氧化和电化学处理中不可避免会产生一些液体污染，在气相氧化中应精确控制改性条件，以防止过度氧化会破坏CF的内部结构，并且纳米材料或接枝聚合物用于改性碳纤维表面复杂。
大多数传统的碳纤维处理方法认可纤维/基体界面强度以提高复合材料的效用，但代价是单纤维强度损失显著。为了满足未来实际应用中对更高性能CF复合材料的需求，寻找CF复合材料的界面结构优化方法是必不可少的。
因此，在进行碳纤维表面改性时，采用多种改性方法联合改性，可避免单独使用时的缺点，还可将优点相互结合，是未来碳纤维表面改性处理的主要方向。
资料来源：《陈思魁,郭荣辉.碳纤维表面改性的研究进展[J].纺织科学与工程学报,2023,40(03):94-100+112》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！