Идентификация функциональных групп и полимерных покрытий на поверхности углеродного волокна методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии

Исследования свойств углеродного волокна (УВ) показали, что УВ – очень прочный материал, который можно использовать в различных областях, например, для армирования малопрочных соединений и деталей, для создания защитных покрытий. Существует ряд проблем, которые мешают внедрению углеродного волокна в массовое производство и в полномасштабное применение. Основной проблемой получения высокопрочных композиционных материалов является плохая адгезия полимерной матрицы к углеродному волокну. Одним из способов улучшения адгезии является функционализация поверхности углеродного волокна. Процессы образования функциональных групп и качество покрытия УВ полимерами необходимо контролировать.

Цель нашей работы состояла в разработке методики контроля эффективности функционализации УВ и качества покрытия его полимерами с помощью методов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).

Методом РФЭС исследован химический состав поверхности образцов УВ, обработанных различными способами. По появлению дополнительных пиков в фотоэлектронном спектре углерода C1s, оценивали содержание различных функциональных групп.

Методом СЭМ исследовали морфологию поверхности образцов УВ, покрытых полимерами. Анализ полученных изображений позволил определить характер покрытия и качество его адгезии к волокну.

В результате проведенных исследований было показано, что использованные методы контроля дают достоверную информацию о химическом составе и морфологии поверхности УВ, что позволяет оптимизировать технологические способы обработки волокна для улучшения адгезии к нему полимеров. Получены результаты, иллюстрирующие влияние предварительной обработки УВ на качество его сцепления с полимерным покрытием.