喷涂沉积表面处理技术提升再生碳纤维复合材料力学性能的研究

本研究针对再生碳纤维（rCF）与基体界面粘结性弱的难题，开发了一种基于双偶氮甲烷热解产生卡宾中间体的喷雾涂层改性技术。通过XPS证实了纤维表面共价修饰的成功实现，将改性短切碳纤维（~100?μm）以0.5-5?wt%掺入环氧树脂后，力学性能显著提升（最高拉伸强度+15.37%，弯曲模量+17.36%），SEM显示纤维-基体界面粘结增强，为碳纤维复合材料（CFRP）的循环利用提供了新策略。

　　

通过热激活双偶氮甲烷产生卡宾中间体，研究人员开发了一种易于推广的喷雾涂层技术，用于增强再生短切碳纤维（mCF，~100?μm）与聚合物基体的界面结合力。将浓度为0.5?g/L的双偶氮甲烷丙酮溶液喷涂至纤维表面后，经120°C温和加热即可实现共价表面修饰，X射线光电子能谱（XPS）数据证实改性成功。当这些改性纤维以0.5、1、2和5?wt%的比例添加到环氧树脂时，复合材料的力学性能出现统计学显著改善：在2?wt%添加量下拉伸强度提升15.37%，5?wt%时拉伸模量提高10.21%，弯曲强度和弯曲模量分别在5?wt%和1?wt%时增长14.63%和17.36%。扫描电子显微镜（SEM）对断裂面的观察显示，改性纤维与环氧树脂基体之间形成了良好的粘结界面，这与界面粘结增强的结论相一致。该表面修饰策略为提升再生碳纤维增强复合材料（CFRP）的力学性能开辟了新途径。