VGCF表面修饰的研究
摘要： 为了VGCF的表面改性研究提供参考，简要地介绍了碳纤维的性能与应用，以及三种主要的表面改性方法和其中的一种氧化法。简单得叙述了辐射接枝、光表面接枝、等离子接枝和化学接枝四种接枝方法。详细地综述了国内外碳纤维的接枝和碳纤维的填充材料研究情况。
关键词：VGCF；碳纤维；氧化; 表面改性； 接枝；自组装
一、文献综述
碳纤维是指碳的质量分数占 90%以上的纤维状炭素材料。碳纤维因其性能优越，位于五大增强纤维之首，被誉为“新材料之王”，也是 21 世纪新材料的典型代表[1]。随着工业的不断发展，碳纤维已被应用于航空航天等一些高性能企业，其需求量也日益增加。碳纤维若未经处理，其表面光滑、表面能低，缺乏有化学活性的官能团。为了改善碳纤维的性能，降低其与聚合物间界面张力，人们采用了很多种处理碳纤维表面的方法。VGCF是一种新的碳纤维，其低廉的成本和特殊的性质。VGCF是用低分子气态烃类在高温下与过渡金属（Fe、Ni等）接触时通过催化作用从气相直接生长出来的。由于其特殊的生长机制，使VGCF形成两种具有不同形貌的分区。VGCF具有低密度、高强度、高导热导电、化学稳定性等优良性能，因此常用于与高聚物复合，制备高分子基复合材料[2]。
1.三种主要的表面改性方法[1] [3] [4]
氧化法又分为三种，分别是液相氧化法、电化学氧化法和气相氧化法。三种改性方法均能在一定程度上弥补碳纤维的不足，提高其复合材料的综合性能。
气相氧化法使用的氧化剂主要是空气、臭氧及二氧化碳等含氧气体。液相氧化法是把碳纤维浸泡在硝酸、过氧化氢等具有氧化性的溶液中进行氧化处理，主要在纤维表面引入含氧官能团和发生刻蚀，去掉碳纤维表面的弱界面层，从而提高界面粘结性能。电化学氧化法则是将碳纤维作为阳极置于电解质溶液中，改变一些条件来控制纤维表面的氧化程度。
关于涂层法，则是在纤维表面形成具有一定结构、厚度和剪切强度的表层，且能够与增强纤维与基体发生化学或者物理反应，从而提高复合材料的界面强度。主要分为电化学沉积与化学镀、气相沉积、表面电聚合、偶联剂涂层等涂层法。
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