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摘要：探究了一些碳纤维的制备举措与其研究进展，尤其对碳纳米管修饰碳纤维的研究进展进行了全面的分析，阐释了化学气相沉淀法制备碳纳米纤维/碳纤维复合材料增强体，针对几类制备程序的优缺点予以了研究。
关键词：碳纳米纤维；修饰；碳纤维；研究；进展
碳纤维是一种碳饱和度在九十五个百分点，具有一定强度及高比的模量，其中包括有机纤维石墨化处理而获取的高性能碳纤维材料。碳纤维有较强的耐腐蚀性及热膨胀系数、摩擦力偏低且质量小等物理特点，在航空、电子以及吸附分离等领域已经被大范围应用。不过，碳纤维外层光滑、且具有较强的惰性，活性团少，造成碳纤维界面粘结性偏低，在一定程度上遏制了碳纤维的应用。为了深化碳纤维的外层特性，增加碳纤维的界面强度，相关研究员予以了大量研究。这些人员将碳纳米纤维作为增强体，经化学气相沉积法与涂层法等差异化举措嫁接至碳纤维外层，以达到深化碳纤维界面强度的目的。一些研究工作者经气相沉积法，控制并改变碳纳米管的生长环境系数，在碳纤维表面成功获得定向及非定向的碳纳米管。一些国外学者通过电泳法成功地获得碳纳米管/碳纤维增强体，使其相应的界面强度增加三十个百分点。目前，我国相关课题研究组经化学接枝的方法成功地制备出碳纳米管/碳纤维增强体。文章将以碳纳米纤维修饰碳纤维的研究及其进展作为切入点，在此基础上予以深入的探究，相关内容如下所述。
1碳纤维的制备形式
碳纤维依附于其原料能够分为下述几种:（1）聚丙烯睛基碳纤维（2）聚乙烯醇基碳纤维（3）粘胶基碳纤维（4）沥青基碳纤维等，近年来，碳纤维的制备举措有有干法及湿法纺丝等方式。聚丙烯睛基碳纤维由于具有一定的强度，所制造的工艺相对成熟，是现阶段主要的碳纤维种类，以聚丙烯睛基碳纤维为例，简单阐释其制备工序。
碳纤维的常规制备工序即:原丝、预氧化、碳化以及外层处理碳纤维。碳纤维的质量依附于原丝，原丝越好，那么其品质就越优，生产程序的优劣影响了碳纤维的质量。聚丙烯睛基碳纤维在制备环节，以聚丙烯睛浆料为原料，渗透分解温度比聚丙烯睛低的高分子聚合物，通过静电纺丝法制备为聚丙烯睛纤维;对聚丙烯睛纤维预氧化聚丙烯睛的分子链在低温条件下调节为环状梯型构架，也就是热稳定结构，使PAN纤维经高温碳化处理具有一定的制衡性，确保其纤维形态，进而形成环面层结构;最后，得到聚丙烯睛基碳纤维。
2碳纤维的外层修饰
2.1碳纤维外层的上浆及去胶工艺
碳纤维是一种脆性材料，其在生产环节，因为很多无法避免的因素，会对碳纤维外层出现种种弊端，举例说明，由于机械摩擦造成碳纤维出现毛丝及单丝断裂，毛丝则会影响树脂基体中碳纤维的润湿度，同时还影响装置的正常运行，进而导致短路及安全隐患。
为了规避此类问题，防患于未然，因此对碳纤维外层予以上浆处理。上浆处理后的碳纤维外层构建了一层光滑且连续的薄膜，对碳纤维的拉伸度以及耐磨度都有所改善，深化了和树脂母体的亲和力。碳纤维外层上浆虽然对碳纤维有所保护，同时可以深化其性能，不过在实验室内使用过程，这层上浆料则变为实验的不利因素，予以实验过程要对这层浆料环氧树脂予以去胶工序。碳纤维外层去胶处理，通常包括下述几类举措:首先，通过有机溶剂萃取，通过丙酮及石油醚对碳纤维予以索氏提取，此举措对碳纤维基本无损伤，不过无法从根本去除;其次，通过二甲基甲酞胺回流，此举措可以很好的匹配于精密测量;最后，可以通过超声清洗，其效果与索氏萃取无显著差异;还有一种即为高温烧结，阻断空气的环境下，将温度提升至以前摄氏度以上，热分解去除环氧树脂，其效果十分优异。我们要依附于实验室的环境，择取有效的去胶举措。
2.2外层修饰
碳纤维外层修饰我们将其分为有机外层改性与无机外层改性。上述两类又细分为外层氧化处理及外层涂层技术以及外层接枝技术，射线辐照与等离子外层改性等几种。而下述侧重于研究的气相沉积法纳米纤维修饰碳纤维属于外层涂层技术，而化学接枝法隶属外层接枝举措。
把制备完成的碳纤维及去胶处理的碳纤维作为核心，经气相沉积法及化学接枝法，把碳纳米纤维嫁接于碳纤维的外层，使碳纳米纤维的自身特点来深化碳纤维的力学性能，进而达到深化碳纤维外层惰性及界面粘结性。
2.3化学气相沉积法外层修饰碳纤维
在催化剂的状态下，通过化学气相沉积法法在碳纤维外层生长碳纳米管是碳纤维外层修饰较为多见的一种举措，修饰效果相对优异，为了差异化的目的，化学气相沉积法法修饰出了的效果也各不相同。一些学者把酸清洗后的碳纤维放在盐溶液的前躯体内浸渍一阶段，在此基础上经控制通入比率，使催化剂均匀的渗透于碳纤维外层，同时生长出均匀的碳纳米管。而另一些学者则通过NiN03为催化剂，同时在H2还原环节，遏制Ni粒子的提及与分布状态，使催化剂粒子在碳纤维外层分布致密，进而同达到均匀的效果，同时在最后冷却环节，放置于Ar气氛下冷却，此举措在碳纤维外城生长出致密、分布平均的碳纳米管，此类碳纳米管有大的纵横比及强联合性。我们学者则分析了催化剂的金属粒子的提及、用量与温度对化学气相沉积法法生长碳纳米管的作用，进而总结出添加纳米Ti02。的质量分数为三个百分点的状态下，反应温度在七百五十摄氏度，碳纳米管对碳纤维的改性极优，其拉伸韧性及弯曲状态等有一定的改善。不过上述举措都具有金属催化剂残留量大的特性，同时催化剂提及不够均匀。
3总结.
碳纤维由于具有较强的力学性能及物理性能，同时其柔韧并且可容易编制，更易和其他材料进行有机的匹配，经常作为增强体来制备碳纤维增强树脂基复合材料。对碳纤维外层予以修饰，深化碳纤维界面性能，在CFA增强树脂基复合材料方面与前沿材料应用方面意义深远。通过纳米纤维修饰后的碳纤维，不但使碳纤维拉伸性能与界面粘结性有所完善，同时还降低了碳纤维的横向断裂。修饰后的碳纤维作为增强体制备的复合材料的缺陷被最大限度遏制，应用范围广。纳米纤维修饰碳纤维在一定程度上深化了碳纤维界面的缺点，使碳纤维优异特性十分显著，不过在制备高端碳纤维修饰的复合材料领域，生产装置及生产工艺还是缺乏完善性，无法大量制备及修饰。有针对性的生产设备，在此基础上予以工艺的分析，研制前沿生产设备，深化生产工艺，达到碳纤维量产的目的，这对完善碳纤维复合材料性能及应用意义深远。
参考文献
[1]冀克俭,邓卫华,陈刚,邵鸿飞,张以河,刘元俊,毛如增,汪信,陆路德,杨绪杰.臭氧处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响[J].工程塑料应用,2013年05期.
[2]董宗木,苏桂琴,褚道葆,周幸福,朱琼霞.铂微粒修饰纳米二氧化钛电极对甲醇催化氧化的研究[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2013年04期.
[3]刘家琴.吴玉程.薛茹君.胡小晔.碳纳米管／聚合物功能复合材料的研究进展[J].兵器材料科学与工程,2015年06期.
[4]常丽娜.张幼珠.张晓东.静电纺丝工艺参数对丝素/壳聚糖纳米纤维的形貌及直径的影响[J].合成纤维,2016年02期.
[5]梁燕.吕桂琴.张军.杨帆.吴雪梅.单永奎..高分子溶液特性粘度测定的新方法[J].化学学报,2014年09期.
[6]颜士钦,许少凡,凤仪,应美芳,王成福.碳纤维/金属基复合材料的制造及其在电接触材料中的应用[J].材料科学与工程,2012年01期.