[發(fā)明專利]一種基于電暈放電的碳纖維表面處理裝置及方法

有效

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• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103938429A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 湯勇;謝穎熙;陸龍生;袁偉;萬珍平;李宗濤;李華宙
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D06M10/02
• 分類號: D06M10/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

1.一種基于電暈放電的碳纖維表面處理的裝置，其特征在于，包括大輥子、小輥子、輔助輥子和表面處理腔；所述表面處理腔內部至少設有一套電暈放電裝置，電暈放電裝置由大輥子和小輥子組成，大輥子和小輥子相對設置，大輥子和小輥子的外表面間距為3～15mm，大輥子和小輥子相互配合作為電暈放電的兩個電極；表面處理腔左右兩端分別設有混合氣體入口和混合氣體出口；表面處理腔上下端分別設有至少一個剩余氣體出口；輔助輥子設置在表面處理腔的外側，碳纖維從碳化爐出來后經輔助輥子進入表面處理腔，經表面處理后的碳纖維從表面處理腔出來后經輔助輥子進入上漿槽；當小輥子作為陽極時，大輥子與高壓電源的正極連接，小輥子與電源的負極連接；當小輥子作為陰極時，大輥子與高壓電源的負極連接，小輥子與電源的正極連接；大輥子和小輥子均由石墨制成；所述大輥子和小棍子為圓筒形；

碳纖維經過輔助輥子后緊貼著大輥子外表面從大輥子和小輥子之間通過，在大輥子1和小輥子間加載高頻率的脈沖電壓，表面處理腔中的混合氣體為氧氣與氮氣的混合氣體或者氨氣和氮氣的混合氣體；氧氣與氮氣的體積比為3:7；氨氣和氮氣體積比為2:8。

2.根據權利要求1所述的基于電暈放電的碳纖維表面處理的裝置，其特征在于，所述表面處理腔內部有兩套電暈放電裝置。

3.根據權利要求1所述的基于電暈放電的碳纖維表面處理的裝置，其特征在于，所述大輥子和小輥子的外表面間距為5～10mm。

4.根據權利要求1所述的基于電暈放電的碳纖維表面處理的裝置，其特征在于，所述大輥子的直徑為小輥子直徑的2‐5倍。

5.應用權利要求1‐4任一項所述裝置的基于電暈放電的碳纖維表面處理方法，其特征在于：碳纖維從碳化爐出來后有余熱，在表面處理腔中控制碳纖維溫度為45～120℃，通過表面處理腔內部至少一套電暈放電裝置對碳纖維進行電暈放電表面處理；加載在電暈放電的電極間電壓為高頻率的脈沖電壓，電壓在5～20千伏，頻率在8～25千赫茲，占空比為15～55％；表面處理腔內的混合氣體為氧氣與氮氣的混合氣體或者氨氣和氮氣的混合氣體；氧氣與氮氣的體積比為3:7；氨氣和氮氣體積比為2:8；碳纖維緊貼大輥子外圓表面，碳纖維隨著大輥子的轉動而向前運動，在兩個輥子間加載高頻脈沖電壓，小輥子電暈放電對通過兩個輥子間的碳纖維進行表面處理；碳纖維與小輥子間的距離為3～15mm；電暈放電使氣體電離，產生高度活性的粒子，包括高速低溫等離子，各種自由基和臭氧；在強電場和各種高度活性的粒子共同作用下，碳纖維表面層被刻蝕、氧化、分子發(fā)生枝接、活化，碳纖維表面性質發(fā)生改變。

6.根據權利要求5所述的基于電暈放電的碳纖維表面處理方法，其特征在于：所述電壓為10～15千伏，頻率在10～20千赫茲。