碳纖維（CF）作為一種新型的復(fù)合增強材料，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，因此備受關(guān)注。但CF表面比較光滑且無活性基團，纖維表面呈現(xiàn)化學(xué)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與基體增強界面。
碳纖維涂層改性通過噴涂、物理或化學(xué)沉積、聚合物、溶膠－凝膠法和涂層工藝，可以覆蓋多種材料，如金屬鹽、金屬合金、碳納米材料等。涂層后，CFs的表面具有不同的性能。CF復(fù)合材料的界面力也可以得到提高。
1、沉積法
沉積法是將性能較好的材料沉積在CF表面，從而起到包覆CF的功能。包括有氣相沉積和液相沉積兩種。由于碳纖維表面光滑、粘附性差，常規(guī)的液相沉積難以進行，所以需要電場輔助，常用的液相沉積法有兩種：電化學(xué)沉積（ECD）法和電泳沉積（EPD）法，其中電泳沉積具有簡單、高效、可控、沉積均勻等優(yōu)點，可以大覆蓋率和均勻涂覆任何導(dǎo)電納米填料。
Kyoung等采用CVD方法在CF表面沉積和生長碳納米管，增加了CF表面的晶粒尺寸，有效地抑制了內(nèi)部裂紋擴展，使改性CF復(fù)合材料能吸收更多能量，通過控制催化劑的薄涂層并確保適當(dāng)?shù)腃VD條件，實現(xiàn)了CF的拉伸強度的提高（超過14%）。
Hu等通過簡單的浸涂法，在預(yù)涂偶聯(lián)劑后，在碳纖維表面沉積了多壁碳納米管（MWCNTs）和一種偶聯(lián)劑，改善了碳纖維/樹脂的界面性能。當(dāng)CF裝載偶聯(lián)劑和多WCNT時，纖維與基體之間的界面剪切強度顯著增強。
Yadav等使用原位聚合和電泳沉積（EPD）技術(shù)，用原始和功能化的碳納米管（CNT/FCNTs）對碳纖維增強乙烯基酯（CVE）復(fù)合材料進行了改性。結(jié)果顯示，CNT和FCNT改性的復(fù)合材料的最佳彎曲強度比純CVE復(fù)合材料高6.2%和9.9%。
2、電化學(xué)涂層法
電化學(xué)涂層法已被用于CF的表面改性。不同的單體，如丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯等，已被報道在CFs上電聚合。電化學(xué)涂層具有操作方便，聚合物層厚度可控，聚合物層與CFs之間具有良好的粘附性等優(yōu)點。
Zhao等設(shè)計了一種連續(xù)電聚合設(shè)備，其表面用環(huán)氧樹脂或乙烯醚進行修飾，由光引發(fā)UVI-6974引發(fā)。通過改變單體的結(jié)構(gòu)、聚合時間、電壓、引發(fā)劑的濃度以及CFs與電極之間的距離，可以控制CFs上聚合物層的性能和厚度。
HUNER等在CF表面用環(huán)氧樹脂導(dǎo)電聚合物基復(fù)合材料進行電聚合。用聚3,4－亞乙基二氧噻吩（PEDOT）和環(huán)氧樹脂對表面進行了電化學(xué)功能化，它們的電化學(xué)性能與商用CFs進行比較。電化學(xué)涂層的CFs具有更高的電容性能和表面粗糙度。
3、聚合物涂層
越來越多的研究集中在具有較高粘度和活性基團的分子或聚合物上，它們可以作為與基質(zhì)進一步相互作用的中間橋梁。聚合物涂層法是利用原位聚合或直接均勻涂覆，通過氫鍵或Π健作用形成致密的涂層。這種表面處理方式不會損傷碳纖維本身的力學(xué)性能，其界面改性效果也比較好。
Yang等使用聚多巴胺作為高效而堅固的“平臺”，將聚氨基結(jié)構(gòu)接枝到纖維表面。富含氨基的八銨POSS和聚酰胺（PAMAM）骨架分別與強粘附PDA網(wǎng)絡(luò)鎖定在一起，同時整個分層骨架錨定在纖維表面。引入的氨基可以與樹脂的環(huán)氧基團產(chǎn)生優(yōu)異的化學(xué)鍵，增強復(fù)合材料的力學(xué)性能。此外，纖維的拉伸強度沒有下降。
Li等采用碳納米管（CNTs）氣相分散快速噴涂CF表面的物理改性方法，以加強CF與基體之間的界面結(jié)合。結(jié)果表明，CF復(fù)合纖維的層間剪切強度、拉伸強度和壓縮強度分別提高了12.07%、8.73%和13.83%。
Xiong等采用一步浸漬法制備了一種碳纖維/碳納米管（CF/CNTs）多尺度增強體，其中硅烷偶聯(lián)劑作為CF與CNTs之間的橋梁，結(jié)果表明CNTs被均勻地包覆在CF表面，改性CF的表面化學(xué)活性、潤濕性和單纖維拉伸強度都得到了明顯改善。
Jiao等制備了一種新型的不飽和施膠劑，通過將CF與VE（乙烯酯樹脂）基體共價鍵合來提高界面強度。合成了施膠劑的主要成分N-（404-二氨基二苯基甲烷）-2-甲基丙烯酸羥丙酯（DMHM），DMHM粘附在細(xì)纖維表面，并與纖維表面的一些活性官能團發(fā)生反應(yīng)。改性后具有較高的表面粗糙度和表面能。
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(xué)與工程學(xué)報,2023,40(03):94-100+112》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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