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首先，碳纖維材料本身就具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。碳纖維制品是經(jīng)過2000—3000℃高溫石墨化處理形成的類似石墨晶體的微晶結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身就具有很高的耐介質(zhì)腐蝕性，在高達(dá)50％的鹽酸、硫酸或者磷酸中亦能在彈性模量、強(qiáng)度和直徑等方面基本保持無變化。因此，作為增強(qiáng)材料來說，碳纖維制品在耐腐蝕性能方面有足夠的保證。
但是，實(shí)際應(yīng)用中的碳纖維復(fù)合材料制品在耐腐蝕性能方面還存在著很大的差異，因?yàn)楹吞祭w維結(jié)合使用的樹脂基體以及碳纖維與樹脂之間的界面等種種因素都會(huì)對(duì)碳纖維復(fù)合材料制品的耐腐蝕性造成影響。
與碳纖維結(jié)合使用的不同基體樹脂在耐腐蝕性上有所區(qū)別，在不同環(huán)境中以及在不同環(huán)境下的工作時(shí)間也會(huì)造成碳纖維復(fù)合材料制品不同的耐腐蝕性表現(xiàn)。如最常見的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基，其在不同環(huán)境下長期存放后，仍能較好地保持彎曲強(qiáng)度，因?yàn)榄h(huán)氧樹脂的耐候性較好。但是這種復(fù)合材料在亞濕熱氣候區(qū)及沿海地區(qū)的老化速度和程度比在溫帶、內(nèi)陸和寒濕帶要來的更加明顯。因?yàn)椋贤饩€、氧氣和潮濕的綜合性作用在環(huán)境對(duì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的老化作用中，比單方面的作用力更強(qiáng)。老化的過程往往是從環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的表面開始，然后逐步向其內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)展。
那么，如何有效提升碳纖維制品的耐腐蝕性呢？如果在環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的表面涂漆膜或是粘貼能吸收紫外線的透明薄膜，或者在基體中添加增加耐候性的助劑等等，都能有效提高碳纖維復(fù)合材料的耐腐蝕性能。
在設(shè)計(jì)和使用碳纖維復(fù)合材料時(shí)，大分子結(jié)構(gòu)中含有體型結(jié)構(gòu)、苯環(huán)、雜環(huán)，分子間能形成氫鍵結(jié)晶性高聚物的樹脂基體是增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料制品耐腐蝕性較好的選擇，另外，制品具體的加工工藝對(duì)其耐腐蝕性也有一定的影響，我公司在多年的碳纖維復(fù)合材料制品研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，碳纖維復(fù)合材料制品在制造過程中，在滿足性能要求的前提下盡可能地提高制品的固化程度將有效提高制品的耐腐蝕性。
應(yīng)用實(shí)際也表明，在碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制品的成型過程中，界面狀態(tài)及界面區(qū)域的形成是提高其產(chǎn)品耐介質(zhì)腐蝕性能的關(guān)鍵。加強(qiáng)對(duì)碳纖維復(fù)合材料制品的表面處理對(duì)其防腐蝕性能的影響是直接的，有效的表面處理既可以保護(hù)纖維表面，又能增強(qiáng)纖維與樹脂界面的粘接力，從而防止水分或其他有害介質(zhì)的侵入。通過改善界面粘結(jié)性能，提高復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，可降低孔隙率和結(jié)構(gòu)缺陷，使得腐蝕介質(zhì)不易滲透、擴(kuò)散。除此之外，無錫威盛新材料科技有限公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)經(jīng)過不同表面處理的碳纖維復(fù)合材料制品進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，結(jié)論顯示，設(shè)計(jì)合理的耐腐蝕層，如足夠的富樹脂防滲層以及使用玻璃鱗片涂料等，都是可供選擇的處理方式。
當(dāng)然，碳纖維復(fù)合材料制品具體的應(yīng)用環(huán)境不同，制品所需要應(yīng)對(duì)的腐蝕性因素也各不相同，例如，應(yīng)用在醫(yī)療器械上的碳纖維復(fù)合材料需要應(yīng)對(duì)的是醫(yī)用環(huán)境下的腐蝕因素，應(yīng)用在汽車和軌道車輛上的碳纖維復(fù)合材料需要應(yīng)對(duì)的是復(fù)雜交通環(huán)境中可能遇到的種種腐蝕因素，甚至是可以具體到上述不同油井中特定的化學(xué)成分的腐蝕。我們認(rèn)為，在碳纖維復(fù)合材料制品的開發(fā)過程中針對(duì)具體的應(yīng)用環(huán)境及腐蝕因素對(duì)制品的設(shè)計(jì)與開發(fā)作出相對(duì)應(yīng)的處理，將有效提高碳纖維制品的應(yīng)用價(jià)值。
隨著碳纖維復(fù)合材料制品應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，在許多環(huán)境惡劣的工作場(chǎng)景下，碳纖維復(fù)合材料良好的耐腐蝕性為其贏得了越來越多的應(yīng)用機(jī)會(huì)。即便是在正常的工作環(huán)境中，這種性能優(yōu)勢(shì)也能有效延長制品的使用壽命，為其進(jìn)一步取代傳統(tǒng)金屬制品實(shí)現(xiàn)“輕量化”帶來更多的可能，因此，有效提升碳纖維制品的耐腐蝕性意義重大。
