Исследование механизма влияния плазменной обработки на свойства низкомодульных углеволокон

Рубрика: 
Космические материалы и технологии
Гусарова, ИА, Манько, ТА, Роменская, ОП, Литот, АВ
Косм. наука технол. 2020, 26 ;(1):90-99
https://doi.org/10.15407/knit2020.01.090
Язык публикации: Русский
Аннотация: 
Исследуется механизм влияния высокоэнергетических потоков плазмы на свойства низкомодульных углеродных волокон. Плазменные потоки являются одним из перспективных направлений повышения адгезии углеродного волокна к эпоксидной матрице, а соответственно, и прочности композиционных материалов. Представлена технология обработки углеродных волокон (традиционных) плазмой диэлектрического барьерного разряда, в качестве плазмообразующего газа которого выступает воздух. Для активации плазмообразующего газа и насыщения его функциональными группами обработку
предложено проводить с добавлением химических прекурсоров. Целью использования химических прекурсоров — акриловой кислоты и аллиламина — является создание на поверхности углеродного волокна функциональных групп ОН, СООН, С=О, С-О-С, -О-О-, NH2, NH и др., ответственных за способность материала к сшивке с эпоксидной матрицей. Приведены результаты исследований поверхностного слоя исходных (традиционных) и обработанных атмосферной плазмой углеродных волокон методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, инфракрасной спектроскопии,
рамановской спектроскопии (комбинационного рассеяния света) и электронно-микроскопического анализа. Представлены выводы о проделанной работе и оценка полученных результатов. Полученные сведения о поверхностном составе низкомодульных углеродных волокон представили возможным сделать вывод о целесообразности применения атмосферной плазменной обработки для активирования поверхности наполнителя (углеродных волокон) и адсорбирования на ней активных функциональных групп, ответственных за адгезионную прочность.
Ключевые слова: инфракрасная спектроскопия, низкомодульные углеродные волокна, плазменная обработка, рентгеноэлектронная спектроскопия
References: 
1. Аверин В. А., Гольдин Л. Л., Лейман В. Г., Теврюков А. А. Газоразрядная плазма: Учеб. пособие. Москва: МФТИ, 1997.
2. Мазалов Л. Н. Рентгеновские спектры. Новосибирск: ИНХСОРАН, 2003. 329 с.
3. Нефедов В. И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений: справочник. Москва: Химия, 1984. 256 с.
4. Deng S., Ye L. Influence of fiber-matrix adhesion on mechanical properties of graphite/epoxy composites. 1. Tensile, flexure and fratigue properties. J. Reinforced Plastics and Composites. 1999. 18(11). Р. 1021—1040
5. Fukunaga A., Komami T., Ueda S., Nagumo M. Plasma treatment of pitch-based ultra high modulus carbon fibers. Carbon. 1999. 37(7). Р. 1087—1091.
6. Matthews M. J., Pimenta M. A., Dresselhaus G., Dresselhaus M. S., Endo M. Origin of dispersive effects of the Raman D band in carbon materials. Phys. Rev. B. 1999. 59(10). Р. R6585—R6588.
7. Tuinstra F., Koenig J. L. Raman spectrum of graphite. J. Chem. Phys. 1970. 53(3). P. 1126.
8. Wagner C. D., Riggs W. M., Davis L. E. Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. Minnesota, Perkin–Elmer Corporation, 1979.