通过大气压等离子体处理提高碳纤维与聚酰亚胺的粘合力

等离子体处理通常用于修饰碳纤维表面，以改善纤维与基体的附着力，尽管它也可能会影响碳纤维的拉伸强度。 为了确定大气压等离子体处理对碳纤维的拉伸强度和与聚酰亚胺的界面结合强度的影响，将聚丙烯腈（PAN）基碳纤维用大气压氧/氦等离子体处理不同的持续时间。 在等离子体处理之前和之后，在不同的标距长度下研究了纤维的拉伸强度变化。 使用单纤维复合材料测试系统评估碳纤维和热塑性聚酰亚胺基体之间的界面粘结。 对单纤维拉伸试验数据进行的威布尔分析显示，等离子处理后，在短应变规长度下抗张强度没有明显变化，而在较大应变规长度下纤维强度趋于降低。 扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表明，等离子体处理会使纤维表面变粗糙。 纤维表面的X射线光电子能谱（XPS）分析显示，等离子处理后氧浓度显着增加，并且含氧官能团在32 s处理时间后达到最大水平，进一步增加处理时间无法达到更高的氧化水平。 等离子体处理降低了动态水接触角，并增加了碳纤维的表面能，这是通过改进的Wilhelmy方法测得的。 在大气压等离子体处理32 s后，界面剪切强度提高了21％。 结论是含氧官能团的增加和表面拓扑结构的改变可能共同有助于改善纤维/树脂的界面粘合性。