[发明专利]碳纤维表面处理装置及对碳纤维进行表面处理的方法

说明书

本发明提供一种碳纤维表面处理装置及对碳纤维进行表面处理的方法。装置包括：电极组，所述电极组包括高压电极以及与之对向平行设置的低压电极；高压电极与低压电极彼此临近的表面设有静态介电材料层；传输组件，包括第一驱动组和第二驱动组，第一驱动组和第二驱动组的外周分别架设有动态介电材料层，用于驱动动态介电材料层分别循环穿过高压电极和低压电极之间的间隙；第一驱动组驱动的动态介电材料层临近高压电极；第二驱动组驱动的动态介电材料层临近低压电极。方法包括将高压电极和低压电极通电，启动传输组件；碳纤维在动态介电材料层的带动下，通过两个动态介电材料层之间的间隙。本发明提供的装置和方法能处理连续碳纤维和短切碳纤维。

技术领域

本发明涉及碳纤维表面处理技术领域，尤其涉及一种碳纤维表面处理装置及对碳纤维进行表面处理的方法。

背景技术

碳纤维及其复合材料在飞机、汽车、自行车等交通工具上具有广泛的应用，然而碳纤维表面的石墨化结构，缺少化学官能团，使其很难与其它材料发生相互作用，因而在复合界面强度上有所不足，因此实际应用前普遍需要进行表面处理。

目前常见的表面处理方法有化学氧化法、物理辐射法、阳极氧化法和涂层修饰法。与其它技术相比，等离子体表面处理法具有污染小，处理深度浅，不伤害纤维本体强度，处理效率高的优点。等离子体表面处理技术中，射频等离子体一般需要真空或低压环境，不利于工业上连续运行；射流等离子体作用范围小，处理宽幅或大面积材料不经济；介质阻挡放电等离子体可在常压下对较大面积进行处理，因此在工业应用方面最有前景。

然而，介质阻挡放电等离子体用于碳纤维的表面处理仍存在问题。由于工作原理的限制，介质阻挡放电等离子体只能在两电极距离很小(一般为几个毫米)时，才能产生均匀稳定的等离子体，否则放电不均会导致材料表面处理的不均匀，使处理效果下降，而碳纤维是一种导电材料，在电极间会改变电场分布，进一步劣化放电的均匀性。

对于连续碳纤维的表面处理，有专利提出了使用导线轮、压线轮和导轨的组合实现碳纤维的连续等离子体表面处理，但结构复杂，且未提出优化放电均匀性的方案。

另一方面，虽然经过表面处理的连续碳纤维可以短切后获得经过表面处理的短切碳纤维，但连续表面处理的设备和方法更适合工业化生产而非研究使用，而短切碳纤维并不能通过上述方法进行表面处理，实际上短切碳纤维会在电场作用下发生交叉和支立，无法进行均匀的表面处理，有报道可以在溶液中处理碳纤维，虽然避免了碳纤维的支立，但这样限制了碳纤维的处理环境，也不利于批量处理。

因此目前缺少既可以处理连续碳纤维，又可以批量处理短切碳纤维的等离子体表面处理设备和方法。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维表面处理装置及对碳纤维进行表面处理的方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种碳纤维表面处理装置，包括：

电极组，所述电极组包括高压电极以及与所述高压电极对向平行设置的低压电极；所述高压电极与所述低压电极彼此临近的表面设置有静态介电材料层；

传输组件，所述传输组件包括第一驱动组和第二驱动组，所述第一驱动组和第二驱动组的外周分别架设有动态介电材料层，用于驱动所述动态介电材料层分别循环穿过所述高压电极和所述低压电极之间的间隙；

所述第一驱动组驱动的动态介电材料层临近所述高压电极；所述第二驱动组驱动的动态介电材料层临近所述低压电极。