2024年粉體表面改性技術高級研修班將於2024年4月13日-14日在江蘇南京舉行，報名請關注V信公眾號「粉體技術網」，涉及非金屬礦粉體企業：碳酸鈣，矽微粉，滑石，重晶石，矽灰石，高嶺土，膨潤土，白雲石，石灰石，矽灰粉，雲母，硅藻土，海泡石，電氣石等；功能性粉體企業：氫氧化鎂，氫氧化鋁，氧化鋁，鈦白粉，白炭黑，氧化鐵紅，珠光雲母，導熱填料，氧化鋅，粉煤灰，碳化矽，玻璃微珠，納米粉體等；藥劑和設備企業；粉體填料應用企業；其他需要粉體表面改性的企業。
碳纖維（CF）作為一種新型的復合增強材料，現在已經廣泛應用於各種行業，因此備受關注。但CF表面比較光滑且無活性基團，纖維表面呈現化學惰性，所以纖維的親水性、與基體粘附性比較差，易脫落。因此，需要改善CF與基體增強介面。
到目前為止，碳纖維常見的表面改性方法主要有塗層改性、表面接枝改性、氧化改性、等離子體改性以及聯合改性等，其中氧化處理和表面接枝處理是比較受歡迎的方法。通過這些改性方法提高纖維的潤濕性、化學粘結、與基體間的機械互鎖，形成過渡層，促進應力均勻傳遞，減輕應力集中。
碳纖維表面光滑、活性基團少、與基體黏附不牢。在平時的應用中，需要提高附著率，一種是通過物理作用使光滑的碳纖維表面變得粗糙，產生溝槽或小孔增大與基體材料的接觸面積，聚合物或納米顆粒可以填充在纖維表面的溝槽中，纖維和聚合物可以在固化後通過纖維表面的粗糙形態機械地鎖定在一起，導致纖維和基體間的機械聯鎖效果明顯，有利於提高介面強度。另一種是化學作用，在碳纖維表面增加活性官能團，通常是羥基、羧基、環氧樹脂和氨基，使纖維與基體化學鍵合。到目前為止，共價鍵被認為是纖維－樹脂鍵合的最強類型。此外，化學鍵不僅指共價鍵，還包括氫鍵、酸鹼等化學鍵相互作用。
1、塗層改性
碳纖維塗層改性通過噴塗、物理或化學沉積、聚合物、溶膠－凝膠法和塗層工藝，可以覆蓋多種材料，如金屬鹽、金屬合金、碳納米材料等。塗層後，CFs的表面具有不同的性能。CF復合材料的介面力也可以得到提高。
2、表面接枝
碳纖維表面接枝是一種自底向上，被大量研究的CFｓ改性方法。與表面氧化和塗層的方法相比，表面接枝可以使接枝聚合物與CF表面具有更好的附著力。通過輻射或化學反應，在CFｓ表面觸發接枝反應，在CFｓ表面引入具有官能團的聚合物，提高了復合材料的介面強度。
3、氧化處理
碳纖維氧化處理是一種簡單的改性方法，不僅增加了CF表面的孔隙分布和孔徑，而且還引入了不同濃度的含氧官能團，對材料介面粘合度和固定化效率（IE）有明顯的影響。這種方法採用在CF表面形成酸性官能團，含氧官能團的引入可以改善CF表面親水性差的缺點，隨著親水性的提高，生物相容性也會提高。
4、等離子體處理
等離子體處理是對包括碳材料在內的多種材料的突出和成功的處理方法。利用足夠高能量的等離子體撞擊CF表面，使表面發生化學鍵斷裂和重組，從而改善碳纖維的表面結構和性能，以實現CF與基體材料之間的良好粘合。等離子體處理具有操作簡單、效率高、綠色環保等優點。
5、聯合改性
上述幾種單一改性方法或多或少都存在缺陷。例如，塗層改性的CF，塗層與CF之間的粘附性低，在製造過程中需要使用溶劑，製備效率低，難連續生產；等離子體處理設備投資昂貴；在濕式化學氧化和電化學處理中不可避免會產生一些液體污染，在氣相氧化中應精確控制改性條件，以防止過度氧化會破壞CF的內部結構，並且納米材料或接枝聚合物用於改性碳纖維表面複雜。
大多數傳統的碳纖維處理方法認可纖維/基體介面強度以提高復合材料的效用，但代價是單纖維強度損失顯著。為了滿足未來實際應用中對更高性能CF復合材料的需求，尋找CF復合材料的介面結構優化方法是必不可少的。
因此，在進行碳纖維表面改性時，採用多種改性方法聯合改性，可避免單獨使用時的缺點，還可將優點相互結合，是未來碳纖維表面改性處理的主要方向。
資料來源：《陳思魁,郭榮輝.碳纖維表面改性的研究進展[J].紡織科學與工程學報,2023,40(03):94-100+112》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請註明出處！
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