[发明专利]一种碳纤维环氧树脂复合材料的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，特别是涉及一种能够降低与金属电极间接触电阻的碳纤维环氧树脂复合材料的表面处理方法。

背景技术

碳纤维环氧树脂复合材料因其比强度和比模量高、抗疲劳性好、可设计性强等优点，已广泛应用于航空航天、风力发电、建筑等领域。然而，此类材料的导电率较低，服役过程中承受雷击电流、感应电流、静电荷放电等产生的电流载荷时，释放的电阻热会对材料产生损伤，降低其力学性能，威胁结构安全。将碳纤维环氧树脂复合材料与金属连接从而将电荷释放是减小损伤的重要方法之一，然而此类材料与金属直接连接时接触电阻过大，电流通过时产生的热量主要集中在两者的界面处，导致连接处过早失效。为了降低接触电阻，有些研究者采用电镀铜、化学镀铜等金属化方法对碳纤维环氧树脂复合材料的表面进行处理，但此类方法存在工艺繁锁、废液处理难度大等缺点；还有些研究者将碳纤维环氧树脂复合材料与金属接触部位抛光后直接采用导电胶与金属电极进行连接，由于有些碳纤维端部未充分露出、碳纤维与导电胶润湿性差等原因存在接触电阻过大的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提出一种能够降低与金属间接触电阻，并且工艺简单的碳纤维环氧树脂复合材料的表面处理方法。

为了达到上述目的，本发明提供的碳纤维环氧树脂复合材料的表面处理方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)首先将碳纤维环氧树脂复合材料上与金属电极接触部位依次用粗砂纸和细砂纸进行抛光，直到该部位的所有碳纤维端部露出为止；

2)用50～60℃的热碱溶液对上述抛光面进行除油20～30分钟；

3)用水清洗上述除油后的表面；

4)将上述清洗后的表面放入按体积比2∶1配制的98％浓硫酸与30％过氧化氢混合液中腐蚀10～20分钟，以去除碳纤维周围的部分树脂，使碳纤维更多地暴露在表面；

5)然后浸入温度为80～90℃，浓度为40％的硝酸中20～30分钟进行粗化氧化，以便在碳纤维表面生成与导电胶结合性好的官能团；

6)用水清洗上述经过硝酸处理后的表面；

7)在上述清洗后的表面涂覆一层低电阻率导电胶并加温固化而形成导电层；

8)对上述形成的导电层表面进行抛光，直至该表面的粗糙度低于10μm、导电层的厚度50～100μm为止；

9)用丙酮溶液清洗上述抛光表面，由此得到低接触电阻的碳纤维环氧树脂复合材料。

所述的步骤2)中的碱溶液每升中含60g的NaOH、15g的Na₂CO₃和30g的Na₃PO₄。

所述的步骤7)中低电阻率导电胶选自体积电阻率低于4×10^-3Ω·cm的环氧导电银胶、环氧铜粉导电胶和填银硅脂导电胶中的一种。

本发明提供的碳纤维环氧树脂复合材料表面处理方法是利用机械和化学处理手段使碳纤维环氧树脂复合材料上与金属电极间接触的表面碳纤维端部尽可能多地向外露出，同时改善碳纤维的粘接性能，并用低电阻率导电胶填充纤维与树脂间空隙，以此来降低两者间的接触电阻。本方法还具有工艺简单、结合强度高等优点。

附图说明

图1为四电位法测量电阻值用试验装置结构示意图。

其中：

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的碳纤维环氧树脂复合材料的表面处理方法进行详细说明。

实施例1

选用T300/914碳纤维环氧树脂复合材料层压板作为试样，铺层方式[(0/90)₄]_s，试样尺寸为200mm×10mm×2mm。将上述T300/914碳纤维环氧树脂复合材料的表面依次用粒度为200、400、600的砂纸抛光，然后用水清洗表面后作为对比样备用。

实施例2