維布表面處理環(huán)保技術(shù)旨在提升其性能并減少環(huán)境影響，常見方法包括等離子處理，具有操作簡單、工藝環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能改變碳纖維表面潤濕性，增加與聚合物基體的相容性，且對原絲性能和力學(xué)強(qiáng)度破壞小，氣相氧化法可通過氧化性氣體使纖維表面氧化，引入極性基團(tuán)，提高與樹脂基體的界面性能，但可能會(huì)對纖維結(jié)構(gòu)有一定影響，還有上漿劑法，相較于一些高溫處理方法，對纖維自身強(qiáng)度負(fù)面影響較小，但現(xiàn)有耐高溫上漿劑對碳纖維結(jié)構(gòu)調(diào)控效果有待改進(jìn)。

碳纖維布表面處理環(huán)保技術(shù)

一、碳纖維布表面處理的常規(guī)方法及其環(huán)保考量

• 表面清潔處理
  • 這種方法相對環(huán)保。將碳纖維在惰性氣體保護(hù)下加熱到一定高溫并保溫一定時(shí)間，以清除吸附水，凈化表面。此過程不涉及大量化學(xué)藥劑的使用，主要通過加熱來實(shí)現(xiàn)清潔目的，產(chǎn)生的污染物較少。不過，加熱過程需要消耗能源，如果能源來自清潔能源則更為環(huán)保。如果是在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，合理控制加熱的溫度和時(shí)間，也有助于減少能源浪費(fèi)，提高環(huán)保性。這一方法在實(shí)際應(yīng)用中對環(huán)境的影響相對較小，并且有助于后續(xù)碳纖維與其他材料的結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)整體的環(huán)保型碳纖維布表面處理奠定基礎(chǔ)。
  • 參考來源：[2]
• 液相氧化法
  • 液相氧化法雖然有較好的氧化效果，但存在環(huán)保問題。它是以濃HNO?、H?PO?、HClO、KMnO?、NaClO等氧化劑與CF長時(shí)間接觸，在纖維表面形成羧基、羥基等基團(tuán)，增強(qiáng)與樹脂的結(jié)合力。然而，這些氧化劑的使用可能會(huì)產(chǎn)生化學(xué)廢料，并且在處理過程中如果管理不當(dāng)，容易造成環(huán)境污染。例如，濃HNO?具有腐蝕性，如果泄漏或者處理后的廢液排放不當(dāng)，會(huì)對土壤和水體造成污染。不過，如果能對廢液進(jìn)行有效的回收處理，減少化學(xué)藥劑的浪費(fèi)，并且在封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行操作，就可以在一定程度上提高其環(huán)保性。
  • 參考來源：[2]

二、新型環(huán)保型碳纖維布表面處理技術(shù)的探索

• 等離子處理
  • 等離子處理是一種具有環(huán)保潛力的表面處理技術(shù)。它是用放電、高頻電磁振蕩、沖擊波及高能輻射等方法使惰性氣體或含氧氣體產(chǎn)生等離子體，對材料的表面進(jìn)行處理。這種方法不需要使用大量的化學(xué)藥劑，主要依靠物理作用來改變碳纖維布的表面性質(zhì)。例如，低溫等離子體技術(shù)在處理過程中產(chǎn)生的廢棄物較少，并且處理后的碳纖維布表面能形成有利于粘結(jié)的微觀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)與基體的粘結(jié)性能。同時(shí)，該技術(shù)的能源消耗相對合理，如果采用高效的等離子發(fā)生設(shè)備，可以進(jìn)一步降低能耗，是一種比較環(huán)保的碳纖維布表面處理技術(shù)發(fā)展方向。
  • 參考來源：[2]
• 電化學(xué)聚合法（電聚合處理）
  • 電化學(xué)聚合法也是一種較為環(huán)保的表面處理技術(shù)。碳纖維表面經(jīng)電化學(xué)處理后能夠形成較為均勻的聚合物層，這種方法具有處理時(shí)間短，可控性強(qiáng)，能夠在碳纖維表面均勻接枝聚合物的特點(diǎn)。在處理過程中，相比于一些傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法，它不需要大量使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑或者強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)藥劑，減少了對環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。并且電化學(xué)聚合過程可以通過精確控制反應(yīng)條件來實(shí)現(xiàn)高效處理，減少能源浪費(fèi)，符合環(huán)保理念。
  • 參考來源：[2]

碳纖維布環(huán)保處理的最新研究

等離子處理在其他材料中的應(yīng)用

電化學(xué)聚合法處理成本分析

碳纖維布表面處理的未來趨勢