碳纤维的硝酸氧化及表面的化学分析探讨.pdf

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1、化工设计通讯新材料与新技术第43卷第3期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsNewMaterialandNewTechnology2017年3月碳纤维的硝酸氧化及表面的化学分析探讨罗悦（成都理工大学，四川成都610059）摘要：分别运用化学衍生法与X光电子能谱（XPS）分析了硝酸氧化前、后的碳纤堆表面所发生的化学变化。结果表明，高模量碳纤维表面化学基团含量要明显低于低模量碳纤维的含量；硝酸氧化对于低模量碳纤维表面改性显著大于高模量碳纤维；硝酸氧化使得碳纤维表面相应羟基含量得以减少，而碳纤维表面羟基含量却有所增加。关键词：碳纤维；

2、硝酸氧化；化学分析中图分类号：O647.文献标志码：A文章编号：1003–6490（2017）03–0049–01NitricAcidOxidationofCarbonFibersandDiscussiononChemicalAnalysisofSurfaceLuoYueAbstract：ChemicalchemotaxisandX-rayphotoelectronspectroscopy（XPS）wereusedtoanalyzethechemicalchangesthatoccurredonthesurfaceofthefiberbeforeandafternitr

3、icacidoxidation.Itwasfoundthatthecontentofchemicalgroupsonthesurfaceofhighmoduluscarbonfiberwassignificantlylowerthanthatoflowmoduluscarbonfiber.Nitricacidoxidationforlowmoduluscarbonfibersurfacemodification，tosignificantlylargerthanthehighmodulusofcarbonfiber.Oxidationofnitricacidcauses

4、thecorrespondinghydroxylcontentonthesurfaceofcarbonfibertobereduced，whilethecarboncontentofcarbonfibersurfacehasincreased.Keywords：carbonfiber；nitricacidoxidation；chemicalanalysis碳纤维多用于增强复合材料。碳纤维复合材料所具有的浓硝酸对于碳纤维表面相应活性基团具有氧化作用。硝酸机械性能，除了对于基体、碳纤维自身的机械性能具有决定出现氧化状况，对HM碳纤维表面相应含氧量具有较小的影响，作用之外，还

5、对二者间的界面作用起到决定作用。对于没有究其原因，可能与HM碳纤维表面具有很高的石墨化程度相关。经过处理的的碳纤维表面，一般具有较低的能，因此，为将LM碳纤维表面具有比较低的石墨化程度，因此，其表面上具此方面增强，通常情况下，需对表面实施预处理。为了能够有比较多的能够氧化的活性基团。更好的了解复合材料所具有的增强机理，需研究碳纤维的表2.2碳纤维表面基团的变化面化学。针对碳纤维的硝酸氧化，以及其对表面化学所具有为了能够更好的对碳纤维表面上的官能团进行研究，可利的影响展开探讨。用较高分辨率的XPSC1经分析而得到。硝酸氧化对于HM碳1实验方法纤维相应表面化学影响不大，但也

6、有比较少的COOH/COOR本次实验共选用了两类种碳纤维样品，即低模量（LM）基团存在。硝酸氧化较大影响着LM碳纤维表面的化学结构。与高模量（HM），均产自Courtaulda公司。实验当中所运用其中最为明显变化便是氧化使得COOH/COOR含量大大增加。的化学试剂均为分析纯试剂。利用硝酸氧化法实施碳纤维氧主要因为硝酸乃为比较强的氧化剂，其能够把将碳纤维表面诸化，方法：把碳纤维样品浸入浓硝酸当中，实施回流操作，时多表面活性基团进行氧化，使之成为COOH。XPS对于C—O—间3h，而后运用三级蒸馏水，对其予以充分清洗，完成清洗后，C键与C—CH无法进行区分，同时也不能对C

7、OOR于COOH用三级蒸馏水对其进行侵泡，时间48h，而后置于真空环境中，进行区分，因为它们具有相似的化学移位。对此，有效的方法保持干燥。为便于X光电子能谱（XPS）对羟基含量实施检测，便是把需要检测的官能团，与特定试剂进行反应。通过此反应，在研究过程中，运用表面衍生反应来达此目的。对于碳纤维将一种新元素引进。通过XPS检测反应之后，所得到的新元的表面衍生反应而言，其选用2个液氮冷却装置、1个扩散真素的表面含量，便能将样品表面的原基因含量推算出来。空泵及1个旋转真空泵，能够在比较短的时间内，实现真空要另外，LM碳纤维表面的官能团含量多于H