В статье дан обзор известных методов модификации углеродных волокон (УВ). Рассмотрены основные принципы обработки поверхности волокнистых материалов. Проведен анализ особенностей взаимодействия инструментов воздействия с поверхностью тел. Установлено, что одним из перспективных методов модификации поверхностных слоев является воздействие потока плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления.
углеродное волокно, полимерный композиционный материал, межфазные свойства, адгезия, модификация, carbon fibers, composites, interfacial properties, adhesion, modification
1. ЗАО "Холдинговая компания "Композит [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.hccomposite.com, свободный.
2. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. Учеб. для ВУЗов.2-е изд., перераб. и доп. - М.,1988. -464 с.
3. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы., 2-е издание. М.: Изд-во Научные основы и технологии, 2008. - 822 с.
4. Тихомиров А.С. Модифицирование поверхности углеродного волокна растворами азотной кислоты / А.С.Тихомиров, Н.Е. Сорокина, В.В. Авдеев // Неорган. матер. - 2011. 47. N 6, с. 684-688.
5. Li J. The effect of nitric acid oxidization treatment on the interface of carbon fiber-reinforced thermoplastic polystyrene composite / J. Li., F.F. Sun // Polym.-Plast. Technol. and Eng. - 2009. 48. N 7. P. 711-715.
6. Modification of the surfaces of a gas activated carbon and a chemically activated carbon with nitric acid, hypochlorite and ammonia / P. Vinke, Vander Eijk M., M. Verbree, A.F. Voskamp, Van Bekkum H. // Carbon. - 1994. - V.32. №4. - P.675-686.
7. Activated сarbon surface modifications by nitric acid, hydrogen peroxide and ammonium peroxydisulfate treatments / С. Moreno-Castilla, М.А. Ferro-Garcia, J.P.Joly, I.Bautista-Toledo, F.Carrasco-Marin, J.Rivera-Utrilla// Langmuir. - 1995. -V.11. №11. - P.4386-4392.
8. Chen S. Improvement of the Reduction Capacity of Activated Carbon Fiber / S. Chen, H. Zeng // Carbon. - 2003. - V.41. №6. - P.1265-1271.
9. Effect of fiber acid treatment on the dynamic mechanical properties of unsaturated polyester/carbon fiber unidirectional composites / F. Babak, E. Masoud, S. A. Khalifeh, A. I. Amiri // Polym.-Plast. Technol. and Eng. - 2011. 50. N 6. - P. 564-567.
10. Chemical modification of carbon fiber surfaces / F. Severini, L. Formaro, M. Pegoraro, L. Posca // Carbon. - 2002. V.40. N 5. - P. 735-741.
11. J.P. Boudou Surface chemistry of a viscose-based activated carbon cloth modified by treatment with ammonia and steam // Carbon. -2003. V. 41. P. 1955-1963
12. Influence of high temperature and pressure ammonia solution treatment on interfacial behavior of carbon fiber/epoxy resin composites/ L.H. Meng, Z.W. Chen, X.L. Song, Y.X. Liang, Y.D. Huang, Z.X. Jiang // J. Appl. Polym. Sci. 2009. 113, N 6. - p. 3436-3441.
13. Harry I.D. Surface properties of electrochemically oxidised viscose rayon based carbon fibres / I.D. Harry, В. Saha, I.W. Cumming, // Carbon. 2007. V.45. - P.766-774.
14. Пат. 2052549 РФ, МПК6D 01 F 11/10. Способ модификации поверхности углеволокнистых материалов / И.Л. Кумок, М.В.Тихомирова; НПО «Химволокно». -№ 5062043/05; заявл. 10.09.1992; опубл. 20.01.1996.
15. Пат. 2080427 РФ, МПК6D 01F11/16. Способ поверхностной обработки волокнистых материалов на основе углеродного волокна / В.М. Бондаренко [и др.]. 94020979/04; заявл. 06.06.1994; опубл. 27.05.1997.
16. Электрохимическая модификация поверхностных свойств углеродного волокна на основе полиакрилонитрила / И.С. Страхов, А.А. Губанов, М.С. Устинова, Д.И. Кривцов, В.Я. Варшавский, Т.А. Ваграмян, И.В. Плющий, Ю.В. Коршак // Наука и Образование. 2013. №9. - с. 29-42.
17. Anodization of carbon fibers on interfacial mechanical properties of epoxy matrix composites / S.-J. Park, Y.-H. Chang, Y.-C. Kim, K.-Y. Rhee // J. Nanosci. and Nanotechnol. 2010. 10. N 1. - P. 117-121.
18. Guo Yun-xia. Xinxing tan cailiao / Guo Yun-xia, Liu Jie, Liang Jie-ying //New Carbon Mater. 2006. 21, N 4, с. 343-348. Кит.; рез. англ.
19. The mechanical and tribological properties of anodic oxidation treatment carbon fiber-filled PU composite / Zang Zhaoliang, Tang Gang, Wei Gaofeng, Wang Dongmei, Chang Daofang, Huang Jiahui, Yan Wei // Polym.-Plast. Technol. and Eng. 2012. 51, N 15, p. 1501-1504.
20. Megerdigian C. 33 Int. SAMPE Symposium, march 7-10, 1988, p. 571-582.
21. Vautard F. Properties of thermo-chemically surface treated carbon fibers and of their epoxy and vinyl ester composites / F. Vautard, S. Ozcan, H. Meyer // Composites. A. 2012. 43, N 7. - P. 1120-1133.
22. Vautard F. Influence of an oxidation of the carbon fiber surface on the adhesion strength in carbon fiber-acrylate composites cured by electron beam./ F. Vautard, P. Fioux, L. Vidal, J. Schultz, M. Nardin, B. Defoort // Int. J. Adhes. and Adhes. 2012. 34. - P. 93-106.
23. Vautard F. Influence of thermal history on the mechanical properties of carbon fiber-acrylate composites cured by electron beam and thermal processes/ F. Vautard, S. Ozcan, L. Poland, M. Nardin, H. Meyer // Composites. A. 2013. 45. P. 162-172.
24. Головина Е.А. Основы радиационного материаловедения/ Е.А. Головина, В.Б. Маркин // Учебное пособие. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. - 145 с.
25. Hengyi Ma, Yudong Huang, Zhiqian Zhang. Treatment of carbon fiber by gamma-ray irradiationg to improvement of interfacial adhesion in epoxy resin composites. 4-ая Международной научно-технической конференции "Композиты - в народное хозяйство России" ("Композит-02"). Барнаул: Изд-во АлтГТУ. 2002, с. 31-37.
26. Zhao Feng, Huang Yudong. Модификация углеродного волокна методом радиационной прививки. Uniform modification of carbon fibers in high density fabric by γ-ray irradiation grafting // Mater. Lett. 2011. 65, N 23-24. - P. 3351-3353.
27. Abu Bakar M. A., Ahmad S. Kuntjoro W. Effect of gamma radiation surface treatment to the mechanical properties of short carbon fibre reinforced epoxy composites // Canadian Journal on Scientific and Industrial Research. 2010. Vol. 1, No. 3.
28. Effect of γ-ray irradiation grafting on the carbon fibers and interfacial adhesion of epoxy composites/ Xu Zhiwei, Huang Yudong, Zhang Chunhua, Liu Li, Zhang Yanhua, Wang Lei // Compos. Sci. and Technol. 2007. 67, N 15-16. - P. 3261-3270. Англ.
29. Tiwari S., Bijwe J., Panier S. Gamma radiation treatment of carbon fabric to improve the fiber-matrix adhesion and tribo-performance of composites//Wear. 2011. 271, N 9-10. - P. 2184-2192.
30. Atmospheric plasma treatment of carbon fibers for enhancement of their adhesion properties/ Santos, A.L., Botelho, E.C., Kostov, K.G., Nascente, P.A.P., Da Silva, L.L.G. // IEEE Transactions on Plasma Science,2013 ,(2), art. no. 6412809. - P. 319-324.
31. A study of the effect of nitrogen and air plasma immersion ion implantation treatments on the properties of carbon fiber/ Da Silva, L.L.G., Alves, L.G., Tóth, A., Ueda, M. // IEEE Transactions on Plasma Science, 2011, 39 (11 PART 2), art. no. 5960797. - P. 3067-3071.
32. Improving carbon fiber adhesion to polyimide with atmospheric pressure plasma treatment / Xie Jianfei, Xin Danwei, Cao Hongyan, Wang Cuntao, Zhao Yi, Yao Lan, Ji Feng, Qiu Yiping // Surface and Coat. Technol. 2011. 206, N 2-3. - P. 191-201.
33. Effect of atmospheric plasma treatment of carbon fibers on crack resistance of carbon fibers-reinforced epoxy composites/ S.-J. Park, J.-S. Oh, K.-Y. Rhee // Carbon Science. 2005. V. 6, No. 2. - P. 106-110.
34. Effect of using oxygen, carbon dioxide, and carbon monoxide as active gases in the atmospheric plasma treatment of fiber-reinforced polycyanurate composites / R. J. Zaldivar, J. P. Nokes, D. N. Patel, B. A. Morgan, G. Steckel, H. I. Kim// Journal of Applied Polymer Science. 2012. V. 125. P. - 2510-2520.
35. Surface preparation for adhesive bonding of polycyanurate-based fiber-reinforced composites using atmospheric plasma treatment/ R. J. Zaldivar, H. I. Kim, G. L. Steckel, D. Patel, B. A. Morgan, J. P. Nokes // Journal of Applied Polymer Science. 2011. V. 120. - P. 921-931.
36. T. S. Williams. PhD Chemical Engineering. UCLA. Los Angeles 2013. P.267.
37. Ананьева Е.С. Влияние плазмохимической модификации поверхности углеродных волокон на механизм разрушения углепластиков / Е.С. Ананьева, С.В.Ананьев // Вестник ТГУ. -2010. - Т.15, вып.3. - С.1007-1009.
38. A study of the effect of oxygen plasma treatment on the interfacial properties of carbon fiber/epoxy composites/Keming Ma, Ping Chen, Baichen Wang, Guiling Cui, Xinmeng Xu // Journal of Applied Polymer Science. 2010. V. 118. P. - 1606-1614.
39. Effect of oxygen plasma-treated carbon fibers on the tribological behavior of oil-absorbed carbon/epoxy woven composites / K. Y. Rhee, S.J. Park, D. Hui, Y. Qiu.//Composites. B. 2012. 43, N 5, с. 2395-2399.
40. Zhongguo biaomian gongcheng/ Zhu Nai-shu, Ma Shi-ning, Sun Xiao-feng, Chen Xi. // China Surface Eng. 2010. 23. N 5. - P. 59-63. Библ. 14. Кит.; рез. англ.
41. Nie W. Z., Li J. Effects of plasma and nitric acid treatment of carbon fibers on the mechanical properties of thermoplastic polymer composites // Mech. Compos. Mater. 2010. 46. N 3. - P. 251-256.
42. В.А. Петяев.; Нац. исслед. центр "Курчатовский институт" - Москва, 2013 - 22 с.
43. Tao C. Chang. Plasma Surface Treatment In Composites Manufacturing // Ind.Technology. V. 15, N. 1. - 1999.
44. Шелестова В.А. Плазмохимическое нанесение фторполимерных покрытий на углеродные волокна/В.А. Шелестова, В.В. Серафимович, П.Н. Гракович // Материалы IV Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии. Иваново - 2014.
45. Сергеева Е.А. Изменение поверхностных и физико-механических свойств арамидных волокон, модифицированных потоком плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления / Е.А. Сергеева, А.Р. Ибатуллина // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №4. - С. 63-66.
46. Сергеева Е.А. Гидрофилизация поверхности тканей на основе волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с помощью плазменной обработки / Е.А. Сергеева, Ю.А. Букина, И.П. Ершов // Вестник Казанского технологического университета. 2012. т.15. № 17. - С.110 -112.
47. Сергеева Е.А. Прочностные характеристики композиционных материалов на основе плазмоактивированных сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых волокон/Сергеева Е.А., Ибатуллина А.Р., Брысаев А.С. // Вестник Казанского технологического университета. 2012. т.15, №18. - С. 133-136.
