聚酰胺酸碳纤维复合薄膜
各种膜的分类及特性
一）纯纯净水生产中膜分离技术及其特性电渗析和离子交换树脂已经在原料水的处理过程详细介绍了。
本节主要介绍纯净水生产过和程中膜也离（电渗析也是一种膜分离技术）的有关内容.用天然或人工合成的高分子膜,以外加压力或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶液进行分离、分级、提纯和富集的方法,统称为膜分离法.纯净水生产过程中常使用的膜分为膜分离法。
纯净水生产过程中常使用的膜分为4类，即微滤膜(Microfiltration MF）、超滤膜（Ultrafilrtaiton，UF）、反渗透膜(Reverse osmosis,RO）和纳滤膜(Nanofiltraiton,NF）。
在膜分离发展史上，首先出现的是超滤和微滤，然后出反渗透和纳滤。
这4种膜在分离过程中的动务是外加压力，在压力作用下溶济和定量的溶质能够透过膜，而其余组分被截留,四者组成了一可分离子到微粒有膜分离过程。
MF能有效地去除菌，UF能去全部病毒和部分子高有机物,RO用于脱除盐份，近来开发的纳滤膜其分离径比UF更小，主要用于去除低分子有机物和盐类。
微滤(MF）的孔径为0。
1～10υm，主要去除微粒和细粒物质，所用的膜一般为对称膜,操作压力0。
01～0.2MPa.超滤（UF)的孔径为0.001～0.1μm，截留分子量大于500μ的大分子和胶全，操作压力0.1～0.001μm，主要脱去水中的盐分，对氯化钠去除率为95﹪以上，操作压力为1~10Mpa。
表1－6－8 反渗透、超滤、微滤3种膜的比较项目RO膜UF膜MF膜膜的孔径/μm ＜0.001（＜10A)膜材料醋酸纤维素膜、聚酰胺复合膜醋酸纤维素模、聚砜膜、聚酰胺膜、聚丙烯腈膜醋酸纤维素膜、复合膜、醋酸－硝酸纤维素混合膜、聚碳酸酯膜、聚酰胺膜膜组件常用形式卷式膜、中空纤维素膜卷式膜、中空纤维素膜板式、折叠筒式去除杂质能力无机盐√ √ ×有机物相对分子质量＞500 √ 去除能力极小×细菌√ √ √病毒、热源√ √ ×悬浊物粒径＞0。
聚酰胺纳米复合材料简介
航空航天膜 汽车配件
油箱
电子零件
建材
其它
退出
3.3
项目的产业化前景
1.聚酰胺/粘土纳米复合材料推动了食品包装薄膜领域的发展 聚酰胺/粘土纳米复合材料薄膜除了保持了尼龙薄膜耐 油、耐高温、耐蒸煮，抗刺穿性能强等优点外，在薄膜的气 体阻隔性（包括氧气、二氧化碳以及水蒸气等）、比纯尼龙 薄膜的氧穿透率低50〜60％，能使食品有更长的保存期限； 并有较低的吸湿性，刚挺性比纯尼龙薄膜高30％，平整性好， 便于高速印刷； 纳米尼龙薄膜雾度值低，有较高的透明度， 耐热性高，经蒸煮后再冷却，不易产生褶皱。 同时。由于 纳米尼龙具有低晶点的特性，更易于加工和提升下游产品的 性能，保护客户对薄膜美观性的投资，为薄膜配方设计者， 薄膜加工商和最终用户设计新一代薄膜带来更多的设计灵感， 包括杰出的热封操作和包装完整性，高拉伸比下更优的薄膜 抗撕裂性能以及更好的防刮花和划痕的表面保护。 也具有 更高的热封性能和粘合特性，内在的弹性和良好的韧性，并 能与众多聚烯烃相容，这些将为各种软包装
退出
提下，其重量、体积、外观以及加工性等方面，均比普通 尼龙和玻纤尼龙有大副提高。另外，聚酰胺/粘土纳米复合 材料的吸水率、尺寸稳定性、耐老化等方面也有出色表现。 此外，车用空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流 板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车内电气接插件 等，也可采用聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合材料，他能 够在减轻重量、缩小体积的条件，达到相同的强度。另外， 在铁路方面，铁轨绝缘垫板、轨撑、弧形板座、挡板座等 许多非金属部件都可以用聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合 材料制作。由于大幅度地减轻了汽车配件的重量，缩小了 体积，因而达到了节能减排的效果。
油氣逸散量 （g/m2/24hr） 原有HDPE油箱 2008年美國新法規 多層共擠出 10以上 1.5 0.9
反渗透ro膜的种类
反渗透ro膜的种类反渗透膜（RO膜）的种类包括不同类型的膜，每种类型适用于特定应用。
以下是反渗透膜的一些主要种类：1.薄膜复合（TFC）膜：TFC膜是最广泛使用的RO膜类型。
它由多层聚酯薄膜、聚醚薄膜和聚酰胺层构成，这些层次精确设计以提供卓越的截污性能和较长的使用寿命。
TFC膜通常用于家庭用和商业/工业用途，可以有效去除多种污染物，包括矿物盐、细菌、有机物质等。
2.聚酰胺（PA）膜：聚酰胺RO膜是TFC膜的一种子类，其聚酰胺层具有更高的盐截留性能，因此适用于处理咸水或海水的海水淡化系统。
这些膜通常在高压下操作，以应对高盐度水源。
3.亚醋酸纤维（CA）膜：CA膜适用于一些低压RO系统，通常在食品和饮料行业中使用。
它们能够处理某些特定化学物质和微生物，但在高盐度水源中的性能较差。
4.硫酸纤维（SPF）膜：SPF膜通常用于处理高温和高硫酸盐浓度的水，例如一些工业废水处理过程。
这些膜对于特定工业应用非常重要，但不适合常规家用RO系统。
5.高渗透膜：这些膜具有更高的截污率，能有效截污难以去除的物质，如重金属、有机物质等。
它们通常在需要极高截污性能的应用中使用。
6.低能耗膜：低能耗膜专门设计以降低RO系统的能耗，提高效率。
这些膜通常在需要降低运营成本的环境中使用，例如农村地区的自给自足系统。
7.高通量膜：高通量膜能够处理更多水，适用于需要大量水处理的工业应用，如饮用水生产、工业制程和废水处理。
8.特殊用途膜：根据特定应用需求，还有一些特殊用途的RO膜，如医疗设备用膜、去除特定污染物的膜等。
选择合适的RO膜类型取决于应用需求，因此在选择前需要仔细分析水源特性和所需的水质。
RO系统的设计和运营要求也会影响膜的选择，因此建议咨询专业水处理工程师以获取最佳的膜选择建议。
PA薄膜
PA薄膜
聚酰胺（polyamide，缩写PA），系分子主链是含有许多重复的酰胺基的聚合物，这类高分子聚合物，俗称尼龙（Nylon）。
聚酰胺自问世以来，首先用于合成纤维，其次用于塑料制品，其物理力学性能优良，应用效果良好，系通用工程塑料产量最大的产品，起薄膜才产量则次于PET聚酯薄膜。
聚酰胺与一般塑料相比具有耐磨、强韧、耐药品、耐热、耐寒、易成型、自润滑、无毒、易染色等优点，而薄膜最大的特点是氧气透过率低，因而在包装领域引起了人们的重视。
2、聚酰胺薄膜的品种
聚酰胺薄膜的品种，主要是尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、共聚尼龙以及新近开发的聚芳基尼龙，在包装方面的主要是尼龙6，目前尼龙包装材料按成膜方法分类有：
1）双向拉伸薄膜
2）单向拉伸薄膜
3）未拉伸薄膜
4）共挤多层薄膜或干复合薄膜
3、双向拉伸薄膜的用途
双向拉伸尼龙6薄膜的耐刺穿强度、冲击强度、摩擦强度、弯曲强度高，并且具有较好的气体阻隔性，但其热封性差，使用时多与热封性良好的基材薄膜复合产品，主要用于食品包装。
1）对冷冻食品包装，主要利用其薄膜强度高，耐刺穿性好，耐寒性优的特点。
2）对类似中国汤面液体的调料包装，主要利用其强度高，耐刺性好，特别耐油性。
3）耐蒸煮食品包装，主要利用其耐油性、耐热、气体阻隔性好、具有耐穿刺性等特点。
聚酰胺／聚砜中空纤维复合膜的研究
中 图分 类 号 ： Ｓ ０ ．２ ．；Ｑ ２ ． Ｔ １２５ ８ Ｔ ０ ８８ １
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ：１７ — ２Ｘ（０ ８０ — ０ ０ ０ ６ １ ０ ４ ２ ０ ）３ ０ ６ — ４
Ｓｔ ｄｙ ｏ ｏ ｙａ ｉ ｕ ｎ ｐ ｌ ｍ ｄｅ／ｐｏ ｙ ｕ ｆ ｎｅｈｏ ｌ ｗ ｂ ｒｃ ｍ ｐｏ ｉｅｍ ｅ ｂｒ ｎｅ ｌ ｓ ｌｏ ｌｏ ｆ ｅ ｏ ｉ ｓｔ ｍ ａ
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聚 酰 胺／ 砜 中空 纤 维 复 合 膜 的 研 究 聚
齐 丽环 ， 树 林 ， 安 卢佳 楠
（ 天津 工 业 大 学 中 空纤 维膜 材 料 与 膜 过 程 教 育 部 重 点 实 验室 ， 津 天 ３ ０ ６ ０ ０ １０ ）
摘
要 ：采 用 不 同种 类 的 醇对 聚 砜 中空 纤 维 基 膜 进 行 预 处 理 ， 用 经 过 乙醇 预 处 理 的基 膜 制 备 聚 酰胺 ／ 选 聚砜 中空 纤 维 复 合 膜 ， 究 了醇 处 理 对 膜 性 能 的 影响 ． 在 此 基础 上分 析 操 作 压 力、 原 液 质 量 浓度 等ｖ ｅｐｒ ｒ ａ ｃ ｆ ｏ ｏｉ ｅ ｂａｅ ａｄｔｅｆ ｘａｄｒｊｃ ｏ ｆ ｏ ｐ ｓｅｍｅ ｂａｅｉｃｅｓ ｍｐｏｅｔ ｅ ｏｍ ｎ ｅｏ ｍｐｓｅｍ ｍ ｒｎ ， ｎ ｕ ｎ ｅ ｔ ｎｏ ｍ ｏｉ ｍ ｒｎ ｒａｅ ｈ ｆ ｃ ｔ ｈ ｌ ｅｉ ｃ ｔ ｎ
聚酰胺基碳纳米管复合纤维的研究现状与进展
聚酰胺基碳纳米管复合纤维的研究现状与进展作者：包宗尧李永贵杨建忠吴依琳刘亦冰祖文菊来源：《丝绸》2022年第02期摘要：碳纳米管的力学、电学及热学等性能可赋予聚酰胺纤维良好功能，且聚酰胺基碳纳米管复合纤维能够保持其功能的稳定性。
然而，如何提高碳纳米管在聚酰胺基体中的分散效果、降低碳纳米管应用成本，是碳纳米管复合纤维及其纺织品的重要研究方向。
因此，本文结合现阶段国内外聚酰胺基碳纳米管复合纤维及纺织品的研究现状，探讨影响聚酰胺基碳纳米管复合纤维结构性能的主要因素和应用前景，为推进碳纳米管在纺织领域中的发展应用提供参考。
关键词：碳纳米管;碳纳米管改性;聚酰胺纤维;柔性智能纺织品;共混纺丝中图分类号： TS102.65文献标志码： A文章编号： 10017003（2022）02004008引用页码： 021106DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.02.006（篇序）收稿日期： 20210921;修回日期： 20211218基金项目：福建省基础研究与高校产学合作计划（高校产学合作）项目（2019H6019）;福建省自然科学基金项目（2020J01849）作者简介：包宗尧（1993），男，硕士研究生，研究方向为纺织材料与纺织品设计。
通信作者：李永贵，教授，****************。
1991年Iijima[1]博士發现并报道了碳纳米管（CNTs），其独特的结构和优异性能，引起了世界诸多领域专家学者的广泛关注。
CNTs比表面积大、质量轻，具有力学性能优异、电学性能独特及热学性能良好等特点[2-3]。
若以成纤高聚物为基体，将CNTs作为填料制成复合纤维，可实现两者的优势互补，使复合材料表现出良好的力学、电学和热学等性能，在导电、导热、吸波及智能可穿戴纺织品等领域展现出良好的应用前景。
聚酰胺（PA）纤维的耐磨性、强力较好，居常用合成纤维前列。
此外，PA纤维具有良好的吸湿性和耐腐蚀、耐蛀、耐寒性能，可赋予PA织物质轻、透气性好等特点，被广泛应用于服装、家纺、航空航天和军工等多个领域。
【专业讲堂】一文了解碳纤维复合材料领域27个专业术语
【专业讲堂】一文了解碳纤维复合材料领域27个专业术语1、粘合剂薄膜状或糊状的热固性树脂（如环氧、酚醛或BMI），在热量和压力下固化来粘结各种复合材料、金属和蜂窝表面。
2、芳香族聚酰胺一种源自聚酰胺的高强度、高刚度的纤维。
Kevlar™和 Nomex™都属于芳纶（芳族聚酰胺）。
3、Nomex ™杜邦的注册商标，包括耐高温芳纶纸、层压纸板、定长纤维和长丝纱线。
Nomex™ 芳纶纸在蜂窝制造中使用。
4、Kevlar ™一种来自杜邦的芳纶纤维。
Woven Kevlar™ 用于弹道和复合材料应用。
5、玻璃纤维通过拉伸熔融玻璃制成的长丝。
被 Hexcel 编织成织物，常用作复合材料的增强体。
6、PAN (Polyacrylonitrile)一种高分子聚合物，它被纺成纤维在某些碳纤维的制造中作为前驱体材料使用。
7、前驱体制造碳纤维或石墨纤维的 PAN （聚丙烯腈）、人造丝或沥青纤维。
8、碳纤维通过在 PAN （聚丙烯腈）、人造丝或沥青基体上碳化前驱体纤维所生成的纤维。
这个术语常与石墨交替使用。
但是，碳纤维和石墨纤维在不同的温度下制造和热处理并且拥有不同的碳含量。
9、复合材料通过结合两种或两种以上不同的材料，如纤维和树脂，来创造出一种具有特殊结构性能的产品，原材料中没有这些性能。
10、增强体一种高强度材料，与树脂基体结合形成复合材料。
增强体通常是连续的纤维，它可以进行编织。
玻璃纤维、芳纶和碳纤维是典型的增强体。
11、增强纤维织物用于预浸料、蜂窝生产中的编织玻璃纤维、碳纤维或芳纶织物。
12、树脂基体在增强纤维复合材料中，一种配制的聚合物基体。
13、预浸料（预先浸渍）用高性能增强纤维或织物结合热固性或热塑性树脂基体制成的复合材料。
当在高温高压下固化，会实现特殊的结构属性。
14、蜂窝一个由金属薄板材料或非金属材料（如树脂浸渍纸或织物）制成的独特的、轻量级的网格结构，形成六边形嵌套单元，在外观上类似于蜂窝的横截面。
15、弹性模量材料刚度的物理测量。
聚酰胺基复合材料
聚酰胺基复合材料
聚酰胺基复合材料是一种新型的复合材料，它由聚酰胺树脂和增强材料（如碳纤维、玻璃纤维等）混合而成。
聚酰胺基复合材料具有良好的力学性能、抗老化性能、耐腐蚀性能以及电磁隔离性能，广泛用于航空航天、船舶、汽车、电子、工业机械等行业。
聚酰胺基复合材料的力学性能主要取决于增强材料的种类、含量和聚酰胺树脂的种类、含量以及树脂的结构和组成特性。
一般而言，随着增强材料含量的增加，聚酰胺基复合材料的抗弯强度、抗拉强度以及断裂伸长率都会增大。
聚酰胺基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，因为它包含的聚酰胺树脂具有极好的耐腐蚀性能，尤其是在酸性和碱性环境中具有极高的耐腐蚀能力。
此外，聚酰胺基复合材料还具有抗老化性能，能够有效抗衰减，使其使用寿命延长。
聚酰胺基复合材料也具有良好的电磁隔离性能，可以有效阻挡电磁波的传播，从而起到电磁屏蔽的作用。
总之，聚酰胺基复合材料具有优异的力学性能、抗老化性能、耐腐蚀性能以及电磁隔离性能，是一种新型的复合材料，将取得广泛的应用。
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1前言1.1聚酰亚胺1.1.1概述聚酰亚胺( PI) 是一类以酰亚胺环为结构特征的高性能聚合物材料, 有十分稳定的芳杂环结构，使其体现出其他高分子材料所无法比拟的综合性能[1]。
其的优异性能很大程度上取决于预聚体聚酰胺酸的分子质量以及亚胺化程度等因素[9]。
聚酰亚胺的合成方法可以分为两类，第一类是在聚合过程中，或在大分子反应中形成酰亚胺环；第二类是以含有酰亚胺环的单体聚合成聚酰亚胺。
由于合成聚酰亚胺的单体种类多种多样，聚酰胺化分热环化和化学环化两种，这样，合成途径便多样，可以制备出一系列不同结构和性能的聚酰亚胺，结构式如图1.1所示。
图1.1 聚酰亚胺分子式Figure 1.1 polyimide molecular formula聚酰亚胺性能拔尖，具有多种途径；且应用领域极其广泛[1]。
其主要性能如下：（1）优异的耐高温性能，对于全芳香聚酰亚胺，其开始分解温度一般都在500℃左右，是热稳定性能最高的品种之一；（2）可耐极低温，在-269℃的液态氮中仍不会脆裂；（3)良好的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100MPa以上，作为工程塑料，弹性模量通常为3～4GPa，纤维可达200 GPa；(4)可以利用碱性水解回收二胺和二酐；（5）低热膨胀系数；高耐辐照性能；很好的介电性能，介电常数为3.4左右；（6）良好的自熄性，发烟率低；（7）极高的真空下放气量很少；（8)无毒可用来制餐具或医疗器具，经得起千次消毒，某些聚酰亚胺具有很好的生物相容性等等。
由于上述聚酰亚胺性能和合成化学上的特点，使其具有广阔的应用，塑料、复合材料、薄膜、胶粘剂、纤维、泡沫、液晶取向剂、分离膜、光刻胶等，聚酰亚胺在每一个应用领域都显示了其突出的性能，在许多领域已成为不可替代的材料[3]。
1.1.2国内外发展状况20 世纪60 年代初杜邦公司推出的Kapton 聚酰亚胺薄膜(PMDA -ODA 型) , 它具有优良的机械、电、热性能, 被广泛应用于电工、微电子和机械化工等行业; 又由于它良好的耐辐射性, 在航空、航天等尖端技术领域也得到应用。
自1969年由法国Rhone-Poulene公司双马来酰亚胺树脂研制成功以来，美国、英国、德国、日本和中国等国家都相继进行了研究开发。
美国国家航空航天局（NASA）成功研制了当前具有代表性的PMR热固性聚酰亚胺树脂PMR-15。
2006年孙自淑，合成出一系列可溶于强极性溶剂、特性粘数在0.675~1.08dL/g之间的光敏聚酰亚胺材料[3]。
2008年美国GE 塑料集团推出Extem系列热塑性聚酰亚胺（TPI）树脂，这是一种新型的无定形聚合物，性能卓越，可免除某些半结晶材料、酰亚胺类热固性塑料和其它无定形热塑性塑料的缺点。
此外，Extem树脂而具有内在的阻燃特性，用卤系阻燃剂。
目前中科院长春应化所开发了一种新的聚酰亚胺合成工艺，开辟了一条新的氯代苯酐合成聚酰亚胺反应途径。
我国对聚酰亚胺的研究开发始于1962 年, 目前研究开发已形成了合理的结构和布局, 生产能力已达700 t / d。
随着我国航空、航天、电器、电子工业和汽车工业的发展, 聚酰亚胺行业也将有较大的发展[18] 。
中国科学院化学研究所专门从事PMR 聚酰亚胺的研究开发，中国科学院化学研究所研制的短纤维和颗粒增强聚酰亚胺复合材料是以PMR型304-KH热固性聚酰亚胺为基体的树脂，其具有优良的力学性能、耐腐蚀性能、抗辐射性能、自润滑性能、耐磨耗性能、耐高温氧化性能和加工性[7]。
1.1.3聚酰亚胺的改性研究聚酰亚胺分子主链上一般含有苯环和酰亚胺环结构，由于电子极化和结晶性，致使聚酰亚胺存在较强的分子链间作用，引起聚酰亚胺分子链紧密堆积，从而导致聚酰亚胺存在着以下缺点：（1）传统的聚酰亚胺不溶又不熔，难以加工；（2）制成的薄膜用于微电子工业尚存在降低线膨胀系数与机械强度难以兼顾，用于光通信行业则存在透明性差的问题，影响使用效果；（3）粘结性能不理想；（4）固化温度太高，合成工业要求高。
与此同时，由于原材料价格昂贵，生产成本居高不下，且合成的中间产物聚酰胺酸遇水极易水解，性能不稳定，需低温冷藏，难以运输、保存。
为解决这些问题并不断开发聚酰亚胺新的性能及应用领域，人们进行了多方面的研究探索。
目前，对聚酰亚胺改性的研究主要集中在以下几个方面：（1）合成方法的改性；（2）结构改性。
主要是在聚酰亚胺主链引入硅、氟等柔性结构单元；在侧链上引入功能型侧基，引入扭曲和非平面结构。
（3）复合改性。
包括聚酰亚胺与其它高分子材料的复合和聚酰亚胺与无机材料的复合两部分。
无机物具有高强度、高刚性、高硬度而适于作为结构材料，无机物和聚酰亚胺复合，可降低聚酰亚胺的热膨胀系数，提高物理机械性能，改善成型加工性[10]。
随着有机-无机填料复合材料的研究热潮，聚酰亚胺/碳纤维复合材料已经成为人们的一个研究热点。
1.1.4展望聚酰亚胺作为很有前途的高分子材料已经得到充分的认识，在绝缘材料和结构材料方面的应用正不断扩大。
在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。
但在40年之后仍为成为最大的品种，主要原因是，与其他聚合物相比成本还是太高，因此今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径[1]。
（1)单体合成：聚酰亚胺的单体式二胺和二酐，二胺的合成方法比较成熟，而二酐虽能有各种方法合成，但价格比较昂贵中国科学院长春应用化学研究所开发的由邻二甲苯氯代氧化再经异构体分离可以得到高纯度的4-氯代苯酐和3-氯代苯酐，以这两种化合物为原料可以得到一系列的二酐，降低成本的可能性很大，是一条有价值的合成路线。
（2)聚合工艺：目前所用的目前使用的二部法、一步法工艺都使用高沸点溶剂，非质子极性溶剂价格较高还难以除尽，最后都需要高温处理。
PMR法使用的是廉价的类剂。
二酐和二酐还可以直接在挤出机上聚合造粒，不再需要溶剂，大大提高了效率用氯代苯直接和二胺、双酚、硫化钠或单质硫聚合得到的聚酰亚胺是最经济的合成路线。
（3)加工：聚酰亚胺应用面如此之广，加工也是多种多样的，如高均匀度成膜、纺丝、气相沉积、亚微米级光刻、深度直接刻蚀、激光精细加工、纳米级杂化技术等。
随着合成技术和加工技术的进一步提高和成本的大幅度降低，具有优越性能的聚酰亚胺必将在未来的材料领域中显示其更为突出的作用。
1.2碳纤维概述碳纤维是一种新型非金属工程材料，它县有高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、比重小和热瞄胀系数小等优异性能，因此发展迅速。
碳纤维作为增强科被广泛地用来制造复合材料，是宇航、导弹、火箭、飞机、汽车、化工、机械、纺织、医疗及体育器材中的先进材料[17]。
碳纤维( CF) 增强的聚酰亚胺树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、使用温度范围宽等优异性能, 在航空航天飞行器、化工医药、纺织工业、汽车工业以及精密机械等领域中, 金属材料或其他工程材料无法满足要求的情况下, 都可使用聚酰亚胺复合材料[11] 。
由于碳纤维表面有很多空隙、凹槽、杂质等，对制成碳纤维复合材料的质量带来很大影响。
分析碳纤维的化学组成，其主要由碳和少量的氮、氧、氢等元素组成。
未经表面处理的碳纤维其表面羟基、羰基等极性基团的含量很少，不利于其与基体树脂的粘结。
碳纤维的类石墨结构决定了其表面呈化学惰性，不易被基体树脂浸润及发生化学反应，与基体树脂的粘结性能差，表现为CFRP的偏轴强度较低。
特别是碳纤维自身的机械强度较高，但其机械强度在复合材料中未得到充分体现。
因此，改善碳纤维的表面性能已成为提高碳纤维复合材料品质的关键[17]。
目前常用的表面处理方法，都是在碳纤维表面发生一系列物理、化学反应，增加其表面形态的复杂化和极性基团的含量，从而提高碳纤维与基体树脂的界面性能，以实现提高复合材料整体力学性能为最终目的。
常用的碳纤维表面处理方法[11]有：气相氧化法、液相氧化法、阳极氧化法、等离子体氧化法、表面涂层改性法等。
也有采用两种或两种以上表面处理法，先后或同时对碳纤维进行表面处理，称之为复合表面处理法。
以下对其简单介绍：（1）气相氧化法：等)中，在加温、加催化剂气相氧化法是将碳纤维暴露在气相氧化剂(如空气、O3等特殊条件下使其表面氧化生成一些活性基团(如羟基和羧基)。
经气相氧化法处理的碳纤维所制成的CFRP，弯曲强度、弯曲模量、界面剪切强度和层间剪切强度等力学性能均可得到有效提高，但材料的冲击强度降低较大。
此法按氧化剂的不同，通常分为空气氧化法和臭氧氧化法。
（2）液相氧化法：液相氧化法是采用液相介质对碳纤维表面进行氧化的方法。
常用的液相介质有浓硝酸、混合酸和强氧化剂等。
最常见的液相氧化剂是浓硝酸，浓度一般在60％-70％。
浓度过高则纤维在氧化过程中被强酸腐蚀，强度损失较大，导致CFRP的层间剪切强度提高不显著。
研究表明[17]：用强氧化剂溶液氧化，对纤维本身强度损伤不大，但氧化效果不显著。
液相氧化的处理时间和氧化温度也会对处理效果产生显著影响。
液相氧化法相比气相氧化法较为温和，一般不使纤维产生过多的起坑和裂解，但是其处理时间较长。
（3）阳极氧化法：阳极氧化法，又称电化学氧化表面处理，是把碳纤维作为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和CO2的过程。
要求水的纯度高，如果水中有杂质，其负离子电极位低于氢氧根负离子的电极位，则阳极得不到氧气；还要求正离子电极位低于氢正离子电极位，以保证阴极只有放氢反应；此外电极必须是惰性的，不参加电化反应。
（4）等离子体氧化法：等离子体是具有足够数量而电荷数近似相等的正负带电粒子的物质聚集态。
用等离子体氧化法对纤维表面进行改性处理，通常是指利用非聚合性气体对材料表面进行物理和化学作用的过程。
（5）表面涂层改性法表面涂层改性法的原理，是将某种聚合物涂覆在碳纤维表面，改变复合材料界面层的结构与性能，使界面极性等相适应以提高界面粘结强度，同时提供一个可消除界面内应力的可塑界面层。
（6）复合表面处理法：复合表面处理是指通过几种普通表面处理法先后处理碳纤维，集各处理方法优点于一体的处理方法。
目前最常见的复合表面处理法是气液双效法。
该法将补强和氧化相结合，先用液相涂层后用气相氧化，使碳纤维的自身抗拉强度和复合材料的层间剪切强度均得到提高。
其实质是使涂层达到填充纤维表面空隙裂纹的效果，从而提高碳纤维抗拉强度；同时涂层液在纤维表面干燥除去溶剂后生成薄膜，氧化在涂层薄膜表面进行，达到引入极性基团的效果。
2 实验部分2.1原料及仪器主要实验原料实验设备及仪器分别见表2.1、表2.2。
表2.1 主要实验原料及生产厂家Table 2.1 main experiment raw material and production manufacturers 化学名称（缩写）生产厂家均苯四羧酸二酐（PMDA）廊坊格瑞泰化工有限公司4,4’-二氨基二苯醚（ODA）上海邦成有限公司N-甲基吡咯烷酮（NMP）濮阳迈奇科技有限公司碳纤维中科院山西煤化研究所浓硝酸（HNO3）（分析纯）西陇化工股份有限公司表2.2 主要设备及其型号、生产厂家Table 2.2 main equipment and its model, production manufacturers仪器型号制造厂家精密电动搅拌器威尔JJ-1型苏州威尔实验限公司真空气氛箱式电炉CQ-210E洛阳纯青炉业有限司电热鼓风干燥箱DHG-9030A上海一恒科技有限司热失重仪HCT-1北京恒久科学仪器厂偏光显微镜上海蔡康光学有限公司XPR-500D数字涂层测厚仪CM8825广州兰泰仪器有限公司广角X射线衍射仪丹东通达仪器有限公司TD-300万能材料试样机WES-5长春试验机厂红外光谱测试仪Tensor27天津市科器高新公司2.2实验流程工艺流程图见图2.1。