近年来，树脂基复合材料在航空航天、国防军事、交通运输和生物器械等领域得到了广泛的应用
碳纤维(CF)树脂基复合材料具有耐高温、比强度高、比模量大和耐腐蚀等性能[1,2]，是各国研发的重点
热固性聚酰亚胺树脂(PI)性能，其耐高温性能优于其他种类的热固性树脂[3,4]
碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料，有望用于制造飞行器、导弹发动机壳体以及空间探测器
但是，碳纤维分子链结晶的高取向度、纤维光滑的表面、极性组分的缺乏和较高的化学惰性，使其很难与树脂基紧密结合产生较高的界面强度[5,6]
界面是连接纤维与树脂的“桥梁”，是复合材料强度的“支柱”
特别是在重要的航空航天和军工等高科技领域，碳纤维树脂基复合材料必须在高温下具有较高的界面层间强度
因此，对碳纤维进行表面改性以提高纤维与树脂基在高温下的界面粘结性，极为重要
对纤维进行表面改性，主要有气相氧化法、偶联剂涂层法、能量束处理法、稀土处理法和等离子表面处理等方法 [7~18]
He M等[19]合成一种具有较高交联密度和玻璃化转变温度的四氨基酞菁，将其涂覆在碳纤维上，可使复合材料的150℃层间剪切强度提高127.3%，但是应用温度较低
等离子体表面处理法的优点是[20,21]：(1) 省时高效，处理短时间即有很好的效果
(2) 处理过程绿色环保，无需使用化学试剂，改性过程不产生三废
(3) 使用不同的气体氛围得到的处理效果不同
等离子体纤维表面处理法的这些优势，使其被视为最有研发前景
本文研究氩气等离子体处理对碳纤维增强聚酰亚胺树脂基(CF/PI)复合材料高温界面性能的影响
1 实验方法1.1 实验用原材料
实验用材料有聚酰亚胺树脂和碳纤维
聚酰亚胺树脂是可溶性聚酰亚胺树脂(NPI-550-2S)，其玻璃化转变温度为480℃，在DMAc溶剂中的溶解度高于30%，在300℃的粘度为2Pa·s，其固化物的耐热性、耐腐蚀性和抗老化性很好
碳纤维的抗拉强度为4.9 GPa
1.2 用氩气等离子体处理碳纤维
用丙酮溶液对碳纤维进行48 h的索提处理以除去纤维表面的上浆剂，然后将其放入120℃的烘箱中3 h以除去丙酮溶液
将烘干的碳纤维缠绕在玻璃框上置于功率为200 W的射频感性耦合等离子体(ICP)中，对碳纤维进行不同时间的等离子体处理
进入气体的流速为3~8 sccm
缓慢地向石英腔体中充入氩气，使腔体中的气
声明：
“等离子体处理对CF/PI复合材料高温界面性能的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：董哲瑄,陈平,刘兴达
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2025年05月23日 ~ 25日 
