激光對碳纖維及環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能影響

采用高能激光束對PAN基碳纖維進(jìn)行表面改性。

利用SEM、EDS、FTIR、XRD、萬能試驗機等表征手段，對改性前后碳纖維微觀形態(tài)、成分變化、物相結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能進(jìn)行表征，系統(tǒng)地研究了激光束對碳纖維微觀組織變化、性能變化等的影響規(guī)律，探索激光束對碳纖維的作用機制。

結(jié)果表明，碳纖維經(jīng)激光表面改性后，其表面的粗糙度和比表面積增加，碳纖維的浸潤性得到提升，且功率越高、掃描速度越低，碳纖維浸潤性越好。改性后的碳纖維化學(xué)成分種類、微觀結(jié)構(gòu)以及官能團(tuán)種類沒有改變；改性后的碳纖維官能團(tuán)種類也沒有改變，說明激光改性過程主要以物理過程為主；激光改性沒有改變碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)，改性后微晶尺寸略有減小，有利于改善碳纖維與環(huán)氧樹脂的界面黏結(jié)性能。

激光表面改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強度和沖擊強度都有不同程度的提高，當(dāng)碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt%，激光改性功率為150W時，復(fù)合材料的拉伸強度提高了59%，沖擊強度提高了52%。