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碳纤维在民用工业、生物材料、航空航天等领域有着广泛的应用。碳纤维与高分子材料复合是制作导电材料的主要手段之一,碳纤维的本身阻值相对较大,因而如何用金属镀层方法提高碳纤维的导电性也是碳纤维改性的一个重要研究领域。通过对碳纤维的表面进行金属化处理,可以提高它的导电性能,而且碳纤维原有的优点保持不变。本课题通过化学镀工艺,在碳纤维表面沉积金属镀层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电导率仪、火焰原子吸收分光光度计、动力学计算等表征手段、方法研究镀层和镀液的性能。碳纤维的前处理。研究了不同的表面活性剂对碳纤维的分散效果,结果表明聚乙二醇对碳纤维的分散不完全,部分碳纤维粘结在一起;十二烷基苯磺酸对碳纤维的分散相对聚乙二醇的好些,仍不能使其完全分散开,只是部分纤维两三根地粘结在一起;十二烷基硫酸钠能够使碳纤维完全分散开,其对碳纤维的分散效果最佳。通过对碳纤维的粗化实验确定了粗化的最佳时间为10min。对碳纤维的活化进行了研究,确定在70℃下胶体钯活化10min的效果最佳,碳纤维的表面含具有催化活性钯微粒。碳纤维化学镀铜。研究化学镀铜溶液中各因素对碳纤维化学镀的影响,确定化学镀铜的最佳工艺条件:硫酸铜(CuSO4·5H2O)10g/L;甲醛(37%HCHO)13mL/L;EDTA二钠(Na2EDTA)15g/L;酒石酸钾钠20g/L;氢氧化钠(NaOH)12g/L;硫脲0.2mL;操作条件:(pH=12.5;温度:45℃;时间:20min)。不同温度下,研究了碳纤维化学镀溶液中Cu2+浓度随时间的变化关系,对化学镀反应过程分析计算,得出碳纤维化学镀铜反应的活化能为Ea=32.68kJ/mol。研究了不同质量的碳纤维及镀铜碳纤维在80mL蒸馏水中分散的电导率,得出纤维的电导率随着加入量的增加而增加,但是当纤维加入量超过0.08g时电导率虽仍增加但是纤维在80mL的蒸馏水中将不能完全分散,由此得出碳纤维在80mL蒸馏水中的最佳加入量为0.08g,碳纤维及镀铜碳纤维相对应的电导率值分别为12.5μs/cm、20.5μs/cm,碳纤维化学镀后导电性明显提高。碳纤维化学镀镍。研究化学镀镍溶液中各因素对碳纤维化学镀的影响,确定化学镀镍的最佳工艺条件:硫酸镍(NiSO4)30g/L,次亚磷酸钠(NaH2PO2)30g/L,乳酸25mL/L,硫脲、醋酸铅微量,操作条件:(pH=4.5;温度:70℃;时间:20min)。不同温度下,研究了碳纤维化学镀溶液中Ni2+浓度随时间的变化关系,分析计算得出碳纤维化学镀镍反应的活化能为Ea=11.12kJ/mol。镀镍碳纤维相对应的电导率值为18.5μs/cm,碳纤维化学镀后导电性明显提高。碳纤维化学镀铜-镍。用电导率仪测定碳纤维表面镀铜-镍镀层的电导率,得出复合镀层的碳纤维的电导率为27.0μs/cm,通过与碳纤维、镀铜碳纤维及镀镍碳纤维的电导率比较可知其导电性明显提高,是一种理想的电磁屏蔽与吸收材料的导电填料。