一种液相等离子体连续处理碳纤维表面的方法及处理装置

技术领域:   先进制造与自动化

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项目简介

简要介绍:本专利技术是在传统的化学气相沉积(CVD)技术、电沉积技术和阴极等离子电解技术的基础上发明的新技术,可有效解决传统热处理去除表面上浆剂过程中会极大降低碳纤维力学性能,以及 CVD 和电沉积法难于实现碳纤维束或织物其内部每根纤维表面高质量涂层的沉积等难题,实现对碳纤维表面的连续去除处理和碳纤维束或织物内每根纤维表面陶瓷、金属以及复合涂层的连续、均匀制备。

本知识产权对应产品技术优势和性能指标本专利基于液相等离子技术,提供了一种高效低成本、安全环保和精确可控的表面处理(包括去除和制备)方法,其主要技术优势和性能指标如下:

一、主要技术优势

(1)可以实现碳纤维束或织物内每根纤维表面上浆剂的连续去除,易于与碳纤维生产线相配套,实现自动化生产;

(2)可以实现碳纤维束或织物内每根纤维表面陶瓷、金属及其复合涂层微观结构、厚度和表面形貌的精确可控;

(3)可以获得二维或三维编织碳纤维大面积涂层快速、低成本改性;

(4)整个等离子过程在无挥发液相中进行,绿色环保。

二、主要性能指标

(1)去除上浆剂后碳纤维的拉伸强度平均值为 3.48GPa(与原碳纤维相比,常温液相等离子技术处理的碳纤维的拉伸强度仅下降1.5%,而热处理后的碳纤维的拉伸强度下降 13.2%);

(2)碳纤维表面涂覆涂层后其使用温度至少提高 200℃;

(3)实现二维或三维编织碳纤维内每根纤维表面涂层厚度(50-100)nm 可调,在 700℃以上烧蚀后拉伸强度不小于 1.5GPa。

技术水平:国内领先

应用情况:目前已与碳纤维生产线配套,实现试生产。

应用前景:碳纤维在航空航天等高技术产业中广泛应用。本发明专利提供的碳纤维表面处理方法及装置,操作方法简单可控,工艺稳定,效率高,专利产品化后可应用与碳纤维生产线,为后续碳纤维增强复合材料的应用奠定基础。

转化形式:转让

持有单位:北京理工大学