碳纖維與高性能熱塑性樹脂的融合，形成了機(jī)械性能更好、耐用性更強(qiáng)、加工難度更低的新型復(fù)合材料，但是碳纖維自身表現(xiàn)較差的潤濕性，而熱塑性樹脂高溫熔融狀態(tài)具有極高的粘度，使得熱塑性碳纖維復(fù)合材料在制備階段出現(xiàn)了不少的困擾。碳纖維表面惰性較強(qiáng)，需要經(jīng)過一些表面處理，使其與熱塑性樹脂之間形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵合作用。
　　
 
　　為了提高碳纖維的潤濕性和復(fù)合材料中的界面粘結(jié)性，較為常用的方法有濕法氧化處理，其中就包含硝酸氧化處理。硝酸氧化處理可以有效提高碳纖維與熱塑性樹脂的界面粘結(jié)強(qiáng)度，從而提高機(jī)械性能。智上新材料將結(jié)合專業(yè)論文，介紹硝酸氧化處理對熱塑性CF/TPI復(fù)合材料拉伸性能的影響。
　　
　　硝酸氧化處理對熱塑性CF/TPI復(fù)合材料拉伸性能的影響
　　
　　1、硝酸氧化處理：在120℃下回流5小時的硝酸氧化，獲得表面氧化處理的碳纖維，然后用蒸餾水清洗至pH變成中性。
　　
　　2、制備CF/TPI復(fù)合材料：將碳纖維和聚酰亞胺在攪拌機(jī)中混合，將不同重量比的兩種原料在模具中以120 MPa的壓力壓制2分鐘，然后在345℃下以40 MPa的壓力燒結(jié)40分鐘，冷卻至室溫時繼續(xù)施加40MPa壓力，制備出熱塑性CF/TPI復(fù)合材料。
　　
 
　　3、拉伸性能測試：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-1992，將熱塑性CF/TPI復(fù)合材料切割成窄腰啞鈴形的拉伸試樣，然后室溫下在萬能測試機(jī)上進(jìn)行拉伸測試，拉伸速度以5mm/min進(jìn)行。
　　
　　4、測試結(jié)果：不同碳纖維含量的CF/TPI復(fù)合材料的抗拉性能如上圖所示。從圖中可以看出，當(dāng)碳纖維重量含量為10%-30%時，抗拉強(qiáng)度和拉伸模量顯著增加，當(dāng)重量含量為30wt.%時，拉伸強(qiáng)度和模量達(dá)到頂點(diǎn)。后續(xù)進(jìn)一步增加碳纖維含量反而會導(dǎo)致抗拉性能下降，這是因?yàn)檫^多的碳纖維容易團(tuán)聚，導(dǎo)致復(fù)合材料分布不均勻，從而降低了復(fù)合材料的整體性，拉低了機(jī)械性能。
　　
 
　　如上圖所示，將硝酸氧化處理的熱塑性CF/TPI復(fù)合材料，與未經(jīng)氧化處理的熱塑性CF/TPI復(fù)合材料進(jìn)行對比，前者的抗拉強(qiáng)度和拉伸模量分別比后者提高了約28%和10%。從數(shù)據(jù)上可以直觀的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過硝酸氧化處理有效提高了碳纖維與熱塑性樹脂之間的兼容性和界面粘結(jié)性能，從而提高了復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度。