γ-射线辐照对碳纤维表面结构以及强度的影响

摘要

利用高能射线对碳纤维(CF)表面进行改性是高效、节能和环保的一种技术.研究了60Co γ-射线辐照下,吸收剂量在0～1000kGy时,聚丙烯腈基CF表面形貌及结构的变化.利用原子力显微镜(AFM)观察处理前后CF表面形貌的变化.采用Raman光谱分析了辐照对CF表面结构的影响,并测定了处理前后CF复丝拉伸强度和不同标距下单丝拉伸强度的变化.结果表明,在0～30kGy剂量处理后的CF表面轴向沟槽数量先增加,ID/IG逐渐增大,石墨微晶尺寸(La)减小;当剂量过大时,沟槽数量减少,沟槽变得又深又宽,ID/IG有所降低,La增加,碳纤维表面结晶度提高.结合双参数Weibull理论,计算处理前后的模数m与La的变化趋势一致,说明小剂量辐照下,对碳纤维表面有细晶化作用,在一定程度上可以提高CF的拉伸强度.随着辐照剂量的增加,促进碳原子的排列更规整,向模量较高的方向转化.