激光對碳纖維及環(huán)氧樹脂復合材料性能影響

采用高能激光束對PAN基碳纖維進行表面改性。

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、物相結構、力學性能進行表征，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。

結果表明，碳纖維經激光表面改性后，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成分種類、微觀結構以及官能團種類沒有改變；改性后的碳纖維官能團種類也沒有改變，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構，改性后微晶尺寸略有減小，有利于改善碳纖維與環(huán)氧樹脂的界面黏結性能。

激光表面改性碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的拉伸強度和沖擊強度都有不同程度的提高，當碳纖維質量分數為0.2wt%，激光改性功率為150W時，復合材料的拉伸強度提高了59%，沖擊強度提高了52%。