CN106192360A - 一种碳纤维表面快速复合强化处理方法 - Google Patents
一种碳纤维表面快速复合强化处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106192360A CN106192360A CN201610526045.1A CN201610526045A CN106192360A CN 106192360 A CN106192360 A CN 106192360A CN 201610526045 A CN201610526045 A CN 201610526045A CN 106192360 A CN106192360 A CN 106192360A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- bombardment
- microparticle
- radiation treatment
- datatron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 124
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 124
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- 210000004177 elastic tissue Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000005510 radiation hardening Methods 0.000 claims description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/005—Laser beam treatment
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/40—Fibres of carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种碳纤维表面快速复合强化处理方法，包括1)检测碳纤维参数；2)选择微颗粒轰击处理机的类型；3)选择微颗粒的类型：该微颗粒的种类为球形颗粒或者椭球形颗粒；4)控制微颗粒轰击处理机处理碳纤维的操作参数；5)选择辐照处理机；6)控制辐照处理机的操作参数；7)对碳纤维进行轰击和辐照处理；8)对经过辐照处理后的碳纤维进行性能检测；9)制备复合材料。该方法具有快速、高效的特点，并且能够使得碳纤维表面得到强化，同时改善其与树脂基体的粘接性，进而很快地用于制备碳纤维增强复合材料，同时还能够在制备复合材料的现场进行应用，有效提高了生产速度，提高了生产力，确保了复合材料的力学性能能够满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制备技术领域，尤其涉及一种碳纤维表面快速复合强化处理方法。
背景技术
碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀等优良的机械性能，但是在生产制造或者生产加工过程中，上述机械性能的优劣很大程度上取决于碳纤维表面处理技术。目前，常见的碳纤维表面处理技术包括液相氧化法、气相氧化法、电化学氧化法、等离子体氧化法等，其中，液相氧化法是采用液相介质对碳纤维表面进行氧化的方法，液相氧化处理对改善碳纤维/树脂复合材料的界面层剪切强度很有效，但是对于液相介质而言，浓度过高则易导致碳纤维在氧化过程中被强酸腐蚀，强度损失较大，导致复合材料性能提高不显著；气相氧化法是将碳纤维暴露在气相氧化剂中，在加温、加催化剂等特殊条件下使得其表面生成一些活性基团，然而，经气相氧化法处理的碳纤维所制成的复合材料，其弯曲强度、弯曲模量、界面剪切强度和层间剪切强度等力学性能均可得到有效提高，但是材料本身的冲击强度降低较大；电化学氧化法是采用碳纤维作为电解池的阳极，石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羧基之后，逐步氧化成酮基和二氧化碳的过程，然而，使用该方法对电解水的纯度要求较高，还要求正离子电极位低于氢正离子电极位，以保证阴极只有放氢反应，同时电极还必须是惰性不参与反应的；等离子体氧化法采用非聚合性气体对材料表面进行物理和化学作用的过程，其中非聚合性气体可以是惰性气体，也可以是活性气体，然而采用该方法处理碳纤维表面时，对等离子体发生设备的要求较高，技术尚不成熟。
通过目前上述碳纤维表面处理方法可以看出，通常的单一处理方法由于优缺点共存，常常是在提高某方面性能的同时，而不得不牺牲另一方面性能，对复合材料的综合力学性能改善并不理想。虽然，复合处理方法已经引起人们的高度重视，相关的新技术也越来越多。例如，现有的气液双效法，就是一种复合处理方法，即对碳纤维表面采用液相涂层法，在碳纤维的表面形成一层涂液，其中的溶质含量<1wt％。溶质分子具有一定的活性，沉积在碳纤维表面孔隙处，起到补强的作用。然后，进行气相氧化法，这时，一方面使得涂层溶剂挥发，另一方面是使得留在孔隙中的溶质发生氧化，引进含氧官能团，从而增加碳纤维与基体之间的界面结合度，还提高了碳纤维自身的抗拉强度。但是，这个方法不是一种快速的方法，也不能够在碳纤维增强树脂基复合材料的生产现场进行处理。因此，亟需一种快速、便捷、高效的碳纤维表面处理技术具有重要的研究与应用意义。
发明内容
针对现有技术中碳纤维表面处理方法存在的上述不足，本发明的目的在于：提出一种碳纤维表面快速复合强化处理方法，该处理方法具有快速、高效的特点，并且能够使得碳纤维表面得到强化，同时改善其与树脂基体的粘接性，进而很快地用于制备碳纤维增强复合材料，同时还能够在制备复合材料的现场进行应用，有效提高了生产速度，提高了生产力，确保了复合材料的力学性能能够满足使用要求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
1)检测碳纤维参数：检测待处理的碳纤维的具体参数值，该参数值包括抗拉强度值、弹性模量；其中无明显的表面缺陷，抗拉强度＞70MPa，模量＞200GPa，纤维直径均匀且同一束纤维直径相对误差＜5％；
2)选择微颗粒轰击处理机的类型：根据前一步检测碳纤维的上述参数值选择适合对该碳纤维进行机械轰击处理的微颗粒轰击处理机，其中该微颗粒轰击处理机类型选择的标准为：微颗粒的直径应当与待机械轰击碳纤维直径同一数量级且直径小于待机械轰击碳纤维直径的微颗粒轰击处理机；
3)选择微颗粒的类型：该微颗粒的种类为球形颗粒或者椭球形颗粒；
4)控制微颗粒轰击处理机处理碳纤维的操作参数：在选择好微颗粒轰击处理机与微颗粒类型后，控制该微颗粒轰击处理机的轰击压力为碳纤维的抗拉强度的1/10-1/3，微颗粒的轰击速率根据碳纤维缠绕线速度确定，其中，碳纤维缠绕线速度400-500m/s，则每根碳纤维单位长度平均接受的微颗粒数目为20-100粒/m；
5)选择辐照处理机：根据步骤1)中检测碳纤维的具体参数值选择合适的激光辐照处理机；其中，辐照处理机类型的选择标准为：CO2激光处理机或光纤激光处理机；
6)控制辐照处理机的操作参数：控制辐照处理机的功率为50-200W，扫描速度为20-30mm/s，扫描方向为沿着碳纤维束方向，光斑直径为2.5-5mm，碳纤维侧向单位截面上激光束停留时间为0.5-5s，光束入射角为20-30°，光束锥角为10-15°；
7)对碳纤维进行轰击和辐照处理：在完成上述步骤后，控制微颗粒的轰击处理机的上述操作参数，当待机械轰击碳纤维表面上均出现轰击凹部时，停止微颗粒轰击处理机的机械轰击动作；将机械轰击处理后的碳纤维移设到激光辐照处理机上，根据碳纤维轰击凹部的数量，进行激光辐照处理，控制该阶段的辐照处理机的上述操作参数值，对碳纤维轰击凹部进行辐照处理；
激光处理后，辐照强化区内的碳纤维束中各碳纤维抗拉强度和耐折性弯曲强度均达到其最大值，伸长率达1.5-2％；
8)对经过辐照处理后的碳纤维进行性能检测：检测处理后的碳纤维是否满足制备复合材料的标准，其中检测的种类包括碳纤维的抗拉强度值、弹性模量、应变值是否满足设计标准，如符合设计标准，则继续下述步骤；如不符合设计标准，则重新返回上述步骤7)；
9)制备复合材料：在碳纤维复合材料机上进行碳纤维与树脂基体复合，并对复合后的复合材料进行强度检测，待强度检测达标后，停止上述步骤1)至步骤8)，或者继续重复上述步骤1)至步骤8)，对下一批待接轰击碳纤维进行处理。
作为上述技术方案的进一步改进，在上述步骤7)中的微颗粒轰击处理中，微颗粒轰击处理机进行轰击处理时，微颗粒的直径为待机械轰击碳纤维直径的1/10-1/3。
作为上述技术方案的进一步改进，在上述步骤7)中微颗粒轰击处理中，还设置有碳纤维传送装置，该碳纤维传送装置分别设置在微颗粒轰击处理机和激光束处理机前部。
作为上述技术方案的进一步改进，所述微颗粒轰击处理机采用空气压缩机喷射微颗粒，并且该微颗粒轰击处理机上还设置有多个微颗粒喷头。
作为上述技术方案的进一步改进，在辐照处理中，辐照处理机能够选择在低温环境下进行辐照，其中该低温环境的温度为-100-0℃。
作为上述技术方案的进一步改进，在辐照处理中，辐照处理机还可采用电子束辐照处理或者等离子体辐照处理。
与现有技术中碳纤维表面处理方法相比，采用本发明一种碳纤维表面快速复合强化处理方法具有如下优点：
(1)本发明采用“微颗粒机械轰击”和“激光束辐射”两者相互结合的方式对碳纤维表面进行处理，并于树脂基体进行复合，制备碳纤维增强复合材料，这种方式具有高效、快速，能够在较短的时间内，根据生产需要，处理足够数量的碳纤维，能够直接应用与复合材料的生产现场，有效提高了生产速度和生产力。
(2)碳纤维表面的强度有效提高，通过轰击，可以获得一定数量的轰击点，为后续的激光束辐照处理创造有利条件，能够确保其与树脂基体形成特殊的强结合部，保证复合材料的性能。
(3)辐照处理能够在低温下进行处理，避免了高温对碳纤维的损伤，能够确保了碳纤维的强度，另外具有很大的生产应用潜力，能够满足企业的生产需求。
附图说明
附图1为本发明一种碳纤维表面快速复合强化处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明一种碳纤维表面快速复合强化处理方法的具体步骤作以详细说明。
一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
1)检测碳纤维参数：检测待处理的碳纤维的具体参数值，该参数值包括抗拉强度值、弹性模量；其中无明显的表面缺陷，抗拉强度＞70MPa，模量＞200GPa，纤维直径均匀且同一束纤维直径相对误差＜5％；
2)选择微颗粒轰击处理机的类型：根据前一步检测碳纤维的上述参数值选择适合对该碳纤维进行机械轰击处理的微颗粒轰击处理机，其中该微颗粒轰击处理机类型选择的标准为：微颗粒的直径应当与待机械轰击碳纤维直径同一数量级且直径小于待机械轰击碳纤维直径的微颗粒轰击处理机；
3)选择微颗粒的类型：该微颗粒的种类为球形颗粒或者椭球形颗粒；
4)控制微颗粒轰击处理机处理碳纤维的操作参数：在选择好微颗粒轰击处理机与微颗粒类型后，控制该微颗粒轰击处理机的轰击压力为碳纤维的抗拉强度的1/10-1/3，微颗粒的轰击速率根据碳纤维缠绕线速度确定，其中，碳纤维缠绕线速度400-500m/s，则每根碳纤维单位长度平均接受的微颗粒数目为20-100粒/m；
5)选择辐照处理机：根据步骤1)中检测碳纤维的具体参数值选择合适的激光辐照处理机；其中，辐照处理机类型的选择标准为：CO2激光处理机或光纤激光处理机；
6)控制辐照处理机的操作参数：控制辐照处理机的功率为50-200W，扫描速度为20-30mm/s，扫描方向为沿着碳纤维束方向，光斑直径为2.5-5mm，碳纤维侧向单位截面上激光束停留时间为0.5-5s，光束入射角为20-30°，光束锥角为10-15°；
7)对碳纤维进行轰击和辐照处理：在完成上述步骤后，控制微颗粒的轰击处理机的上述操作参数，当待机械轰击碳纤维表面上均出现轰击凹部时，停止微颗粒轰击处理机的机械轰击动作；将机械轰击处理后的碳纤维移设到激光辐照处理机上，根据碳纤维轰击凹部的数量，进行激光辐照处理，控制该阶段的辐照处理机的上述操作参数值，对碳纤维轰击凹部进行辐照处理；
激光处理后，辐照强化区内的碳纤维束中各碳纤维抗拉强度和耐折性弯曲强度均达到其最大值，伸长率达1.5-2％；
8)对经过辐照处理后的碳纤维进行性能检测：检测处理后的碳纤维是否满足制备复合材料的标准，其中检测的种类包括碳纤维的抗拉强度值、弹性模量、应变值是否满足设计标准，如符合设计标准，则继续下述步骤；如不符合设计标准，则重新返回上述步骤7)；
9)制备复合材料：在碳纤维复合材料机上进行碳纤维与树脂基体复合，并对复合后的复合材料进行强度检测，待强度检测达标后，停止上述步骤1)至步骤8)，或者继续重复上述步骤1)至步骤8)，对下一批待接轰击碳纤维进行处理。
在上述步骤7)中的微颗粒轰击处理中，微颗粒轰击处理机进行轰击处理时，微颗粒的直径为待机械轰击碳纤维直径的1/10-1/3。
在上述步骤7)中微颗粒轰击处理中，还设置有碳纤维传送装置，该碳纤维传送装置分别设置在微颗粒轰击处理机和激光束处理机前部。
所述微颗粒轰击处理机采用空气压缩机喷射微颗粒，并且该微颗粒轰击处理机上还设置有多个微颗粒喷头。
在辐照处理中，辐照处理机能够选择在低温环境下进行辐照，其中该低温环境的温度为-100-0℃。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)检测碳纤维参数：检测待处理的碳纤维的具体参数值，该参数值包括抗拉强度值、弹性模量；其中无明显的表面缺陷，抗拉强度＞70MPa，模量＞200GPa，纤维直径均匀且同一束纤维直径相对误差＜5％；
2)选择微颗粒轰击处理机的类型：根据前一步检测碳纤维的上述参数值选择适合对该碳纤维进行机械轰击处理的微颗粒轰击处理机，其中该微颗粒轰击处理机类型选择的标准为：微颗粒的直径应当与待机械轰击碳纤维直径同一数量级且直径小于待机械轰击碳纤维直径的微颗粒轰击处理机；
3)选择微颗粒的类型：该微颗粒的种类为球形颗粒或者椭球形颗粒；
4)控制微颗粒轰击处理机处理碳纤维的操作参数：在选择好微颗粒轰击处理机与微颗粒类型后，控制该微颗粒轰击处理机的轰击压力为碳纤维的抗拉强度的1/10-1/3，微颗粒的轰击速率根据碳纤维缠绕线速度确定，其中，碳纤维缠绕线速度400-500m/s，则每根碳纤维单位长度平均接受的微颗粒数目为20-100粒/m；
5)选择辐照处理机：根据步骤1)中检测碳纤维的具体参数值选择合适的激光辐照处理机；其中，辐照处理机类型的选择标准为：CO2激光处理机或光纤激光处理机；
6)控制辐照处理机的操作参数：控制辐照处理机的功率为50-200W，扫描速度为20-30mm/s，扫描方向为沿着碳纤维束方向，光斑直径为2.5-5mm，碳纤维侧向单位截面上激光束停留时间为0.5-5s，光束入射角为20-30°，光束锥角为10-15°；
7)对碳纤维进行轰击和辐照处理：在完成上述步骤后，控制微颗粒的轰击处理机的上述操作参数，当待机械轰击碳纤维表面上均出现轰击凹部时，停止微颗粒轰击处理机的机械轰击动作；将机械轰击处理后的碳纤维移设到激光辐照处理机上，根据碳纤维轰击凹部的数量，进行激光辐照处理，控制该阶段的辐照处理机的上述操作参数值，对碳纤维轰击凹部进行辐照处理；
激光处理后，辐照强化区内的碳纤维束中各碳纤维抗拉强度和耐折性弯曲强度均达到其最大值，伸长率达1.5-2％；
8)对经过辐照处理后的碳纤维进行性能检测：检测处理后的碳纤维是否满足制备复合材料的标准，其中检测的种类包括碳纤维的抗拉强度值、弹性模量、应变值是否满足设计标准，如符合设计标准，则继续下述步骤；如不符合设计标准，则重新返回上述步骤7)；
9)制备复合材料：在碳纤维复合材料机上进行碳纤维与树脂基体复合，并对复合后的复合材料进行强度检测，待强度检测达标后，停止上述步骤1)至步骤8)，或者继续重复上述步骤1)至步骤8)，对下一批待接轰击碳纤维进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，其特征在于：在上述步骤7)中的微颗粒轰击处理中，微颗粒轰击处理机进行轰击处理时，微颗粒的直径为待机械轰击碳纤维直径的1/10-1/3。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，其特征在于：在上述步骤7)中微颗粒轰击处理中，还设置有碳纤维传送装置，该碳纤维传送装置分别设置在微颗粒轰击处理机和激光束处理机前部。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，其特征在于：所述微颗粒轰击处理机采用空气压缩机喷射微颗粒，并且该微颗粒轰击处理机上还设置有多个微颗粒喷头。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，其特征在于：在辐照处理中，辐照处理机能够选择在低温环境下进行辐照，其中该低温环境的温度为-100-0℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种碳纤维表面快速复合强化处理及制备复合材料的方法，其特征在于：在辐照处理中，辐照处理机还可采用电子束辐照处理或者等离子体辐照处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610526045.1A CN106192360B (zh) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 一种碳纤维表面快速复合强化处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610526045.1A CN106192360B (zh) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 一种碳纤维表面快速复合强化处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106192360A true CN106192360A (zh) | 2016-12-07 |
| CN106192360B CN106192360B (zh) | 2017-04-26 |
Family
ID=57466395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610526045.1A Active CN106192360B (zh) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | 一种碳纤维表面快速复合强化处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106192360B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108560243A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-09-21 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种碳纤维表面处理的方法及应用 |
| CN108638601A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-10-12 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 碳纤维增强热塑性树脂复合材料及其制造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183575A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-21 | Osaka Gas Co Ltd | 炭素繊維の表面処理方法 |
| CN1850903A (zh) * | 2006-05-23 | 2006-10-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种提高碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的方法 |
| CN1869292A (zh) * | 2006-06-19 | 2006-11-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种提高碳纤维强度和模量的方法 |
| CN103046308A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种纤维表面可控刻蚀方法 |
| CN104233779A (zh) * | 2014-09-28 | 2014-12-24 | 唐贵凤 | 一种碳纤维表面处理方法 |
| CN104631091A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种碳纤维表面处理方法 |
-
2016
- 2016-07-06 CN CN201610526045.1A patent/CN106192360B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183575A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-21 | Osaka Gas Co Ltd | 炭素繊維の表面処理方法 |
| CN1850903A (zh) * | 2006-05-23 | 2006-10-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种提高碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的方法 |
| CN1869292A (zh) * | 2006-06-19 | 2006-11-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种提高碳纤维强度和模量的方法 |
| CN103046308A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种纤维表面可控刻蚀方法 |
| CN104631091A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种碳纤维表面处理方法 |
| CN104233779A (zh) * | 2014-09-28 | 2014-12-24 | 唐贵凤 | 一种碳纤维表面处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘阳等: "超音速微粒轰击表面纳米化及其对耐磨性的影响", 《中国表面工程》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108560243A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-09-21 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种碳纤维表面处理的方法及应用 |
| CN108638601A (zh) * | 2018-05-12 | 2018-10-12 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 碳纤维增强热塑性树脂复合材料及其制造方法 |
| CN108560243B (zh) * | 2018-05-12 | 2020-12-25 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种碳纤维表面处理的方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106192360B (zh) | 2017-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Manufacturing and interfacial bonding behavior of plasma-treated-carbon fiber reinforced veneer-based composites | |
| Xu et al. | Effect of γ-ray irradiation grafting on the carbon fibers and interfacial adhesion of epoxy composites | |
| Zhang et al. | Evaluation of fiber surface modification via air plasma on the interfacial behavior of glass fiber reinforced laminated veneer lumber composites | |
| Zhang et al. | The effect of carbon-fiber surface properties on the electron-beam curing of epoxy-resin composites | |
| Kainourgios et al. | Electrochemical surface functionalization of carbon fibers for chemical affinity improvement with epoxy resins | |
| Ma et al. | A study of the effect of oxygen plasma treatment on the interfacial properties of carbon fiber/epoxy composites | |
| CN103938429B (zh) | 一种基于电晕放电的碳纤维表面处理装置及方法 | |
| CN106192360B (zh) | 一种碳纤维表面快速复合强化处理方法 | |
| CN101125738A (zh) | 玄武岩纤维的表面处理方法 | |
| CN105399908B (zh) | 一种紫外激光固化快速成型光敏树脂及其制备方法 | |
| CN105332285B (zh) | 碳纤维用水性上浆剂及其制备方法和上浆方法 | |
| Kim et al. | Development of carbon fabric/graphite hybrid bipolar plate for PEMFC | |
| Zou et al. | Effects of laser hybrid interfacial pretreatment on enhancing the carbon fiber reinforced thermosetting composites and TC4 alloy heterogeneous joint | |
| CN104451510A (zh) | 一种Ni-SiC纳米涂层及其制备方法 | |
| CN110055528A (zh) | 一种用于超高速激光熔覆的环形同轴送粉装置 | |
| Yuan et al. | Nanoscale toughening of carbon fiber‐reinforced epoxy composites through different surface treatments | |
| Fu et al. | Influence of fibre surface oxidation treatment on mechanical interfacial properties of carbon fibre/polyarylacetylene composites | |
| Li et al. | Synergetic surface modification of 3D braided carbon fiber-reinforced composites for enhancing mechanical strength | |
| CN104213065B (zh) | 一种热喷涂-激光原位反应复合工艺制备玻璃陶瓷涂层的方法 | |
| Li et al. | Influence of air plasma modification power on surface properties of basalt fibers and basalt/poly (butylene succinate) adhesion | |
| CN108707741A (zh) | 一种奥氏体不锈钢焊接接头的表面复合处理工艺 | |
| CN106167889B (zh) | 一种合金钢表面涂层熔覆方法 | |
| CN107541943B (zh) | 一种电子束预辐射接枝改性芳纶纤维的方法 | |
| CN109518264B (zh) | 一种基于cfrp材料的电促进异相催化回收装置及其控制方法 | |
| WO2020093503A1 (zh) | 一种回收cfrp的电促进异相催化装置及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Carbon fiber surface quick composite reinforcing treatment method Effective date of registration: 20180508 Granted publication date: 20170426 Pledgee: New Klc Holdings Ltd in Mianyang Pledgor: Mianyang Sanyang Plastics Co., Ltd. Registration number: 2018510000046 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190509 Granted publication date: 20170426 Pledgee: New Klc Holdings Ltd in Mianyang Pledgor: Mianyang Sanyang Plastics Co., Ltd. Registration number: 2018510000046 |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190626 Address after: No. 118, Middle Section of Kefa Avenue, Mianyang High-tech Zone, Sichuan Province, 621000 Patentee after: Mianyang Sanyang Zhicheng Technology Co., Ltd. Address before: 621000 East Section 133 Puming South Road, Mianyang High-tech Zone, Sichuan Province Patentee before: Mianyang Sanyang Plastics Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Carbon fiber surface quick composite reinforcing treatment method Effective date of registration: 20200409 Granted publication date: 20170426 Pledgee: Mianyang commercial bank, Limited by Share Ltd, Fucheng branch Pledgor: Mianyang Sanyang Zhicheng Technology Co., Ltd. Registration number: Y2020510000028 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220426 Granted publication date: 20170426 Pledgee: Mianyang commercial bank Limited by Share Ltd. Fucheng branch Pledgor: Mianyang Sanyang Zhicheng Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2020510000028 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A rapid composite strengthening treatment method for carbon fiber surface Effective date of registration: 20220428 Granted publication date: 20170426 Pledgee: Mianyang commercial bank Limited by Share Ltd. Fucheng branch Pledgor: Mianyang Sanyang Zhicheng Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022510000117 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |