اثر اکسایش آندی سطح الیاف کربن بر پایه پلی آکریلونیتریل در دو سامانه الکترولیت اسیدی و بازی روی چسبندگی

فرضیه: الیاف کربن بر پایه پلی آکریلونیتریل (PAN) به دلیل سطح شیمیایی خنثی دارای چسبندگی ضعیفی به رزین اپوکسی دارد. بنابراین انتظار می رود، اکسایش آندی در دو الکترولیت متفاوت (اسیدی و قلیایی) با ایجاد گروه های عاملی فعال و افزایش زبری سطح، موجب بهبود قابل توجه چسبندگی بین سطحی شود. همچنین فرض می شود، نوع الکترولیت و شرایط اعمال پتانسیل بر میزان اصلاح شیمیایی و در نهایت بر استحکام برشی بین لایه ای (ILSS) کامپوزیت اثر معنادار خواهد داشت. روش ها: در پژوهش حاضر به منظور اصلاح سطح الیاف از دو نوع الکترولیت بر پایه HNO۳ و NaOH با غلظت ثابت در دمای محیط استفاده شده است. اکسایش سطحی الیاف کربن به وسیله سامانه الکتروشیمیایی سه الکترودی مجهز به پتانسیواستات انجام شد. این سامانه شامل الکترود کار (الیاف کربن)، الکترود کمکی (پلاتین) و الکترود مرجع (Ag/AgCl) است. نمونه ها با دو روش ولت سنجی چرخه ای برای ۶ چرخه و ولتاژ ثابت در دو زمان ۳ و ۱۰min اکسید شده اند. یافته ها: در این پژوهش از ولتامتری چرخه ای برای تعیین بازه پتانسیل و شناسایی نقطه ی آغاز اکسایش سطح الیاف کربن استفاده شد و سپس فرایند اکسایش اصلی در پتانسیل ثابت مناسب انجام شد. طیف سنجی های زیرقرمز با تبدیل فوریه و بازتاب ضعیف (ATR-FTIR) به دست آمده از سطح الیاف کربن بسته به نوع الکترولیت بیانگر تغییرات شیمیایی و ایجاد گروه های عاملی در سطح الیاف هستند. نتایج طیف سنجی نشان می دهد، بسته به نوع الکترولیت، گروه های عاملی حاوی اکسیژن (مانند پیوند C=O) و همچنین گونه های حاوی نیتروژن بر سطح الیاف تشکیل می شوند. همچنین طیف سنجی های پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) افزایش مقدار اکسیژن و نیتروژن روی سطح را نشان می دهد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) تغییرات شکل شناسی سطح الیاف اکسیدشده و نیز سطح شکست مواد مرکب های حاوی این الیاف را نشان می دهد که در اثر اکسایش به ترتیب سطح الیاف از طریق لایه برداری زبرتر شده است.

Keywords:

الیاف کربن بر پایه پلی اکریلونیتریل , اصلاح سطح , الکترولیت , اکسایش آندی , چسبندگی