近年來，樹脂基復合材料在航空航天、國防軍事、交通運輸和生物器械等領域得到了廣泛的應用
碳纖維(CF)樹脂基復合材料具有耐高溫、比強度高、比模量大和耐腐蝕等性能[1,2]，是各國研發的重點
熱固性聚酰亞胺樹脂(PI)性能，其耐高溫性能優于其他種類的熱固性樹脂[3,4]
碳纖維增強聚酰亞胺樹脂基復合材料，有望用于制造飛行器、導彈發動機殼體以及空間探測器
但是，碳纖維分子鏈結晶的高取向度、纖維光滑的表面、極性組分的缺乏和較高的化學惰性，使其很難與樹脂基緊密結合產生較高的界面強度[5,6]
界面是連接纖維與樹脂的“橋梁”，是復合材料強度的“支柱”
特別是在重要的航空航天和軍工等高科技領域，碳纖維樹脂基復合材料必須在高溫下具有較高的界面層間強度
因此，對碳纖維進行表面改性以提高纖維與樹脂基在高溫下的界面粘結性，極為重要
對纖維進行表面改性，主要有氣相氧化法、偶聯劑涂層法、能量束處理法、稀土處理法和等離子表面處理等方法 [7~18]
He M等[19]合成一種具有較高交聯密度和玻璃化轉變溫度的四氨基酞菁，將其涂覆在碳纖維上，可使復合材料的150℃層間剪切強度提高127.3%，但是應用溫度較低
等離子體表面處理法的優點是[20,21]：(1) 省時高效，處理短時間即有很好的效果
(2) 處理過程綠色環保，無需使用化學試劑，改性過程不產生三廢
(3) 使用不同的氣體氛圍得到的處理效果不同
等離子體纖維表面處理法的這些優勢，使其被視為最有研發前景
本文研究氬氣等離子體處理對碳纖維增強聚酰亞胺樹脂基(CF/PI)復合材料高溫界面性能的影響
1 實驗方法1.1 實驗用原材料
實驗用材料有聚酰亞胺樹脂和碳纖維
聚酰亞胺樹脂是可溶性聚酰亞胺樹脂(NPI-550-2S)，其玻璃化轉變溫度為480℃，在DMAc溶劑中的溶解度高于30%，在300℃的粘度為2Pa·s，其固化物的耐熱性、耐腐蝕性和抗老化性很好
碳纖維的抗拉強度為4.9 GPa
1.2 用氬氣等離子體處理碳纖維
用丙酮溶液對碳纖維進行48 h的索提處理以除去纖維表面的上漿劑，然后將其放入120℃的烘箱中3 h以除去丙酮溶液
將烘干的碳纖維纏繞在玻璃框上置于功率為200 W的射頻感性耦合等離子體(ICP)中，對碳纖維進行不同時間的等離子體處理
進入氣體的流速為3~8 sccm
緩慢地向石英腔體中充入氬氣，使腔體中的氣
聲明：
“等離子體處理對CF/PI復合材料高溫界面性能的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：董哲瑄,陳平,劉興達
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2025年08月05日 ~ 07日 
