Functionalization of carbon fibres

This work reports on a study conducted to achieve carbon fibre functionalization by means of a diazide derivative(p-(azidosulfonyl)benzoyl azide) in two stages. The first stage comprises surface oxidation of the fibres, which causes an increase of the number of superficial COOH groups. During the second stage the oxidated fibres are brought to react with the diazide derivative via the isocyanate group, obtained by means of the Curtius transposition of the carbonyl azide groups. Fibre oxidation depends on reaction time, following a similar patterns as the one described for carbon black particles. Oxidized fibres functionalization is evidenced both in the progressive decreases in SO2N3 groups in the reagent solution and through differential scanning calorimetry analysis (DSC), which shows an exothermal peak around 190°C due to the decomposition of the azide grafted onto the carbon fibre. The degree of attainable functionalization is a function of COOH groups concentration, generated during fibre oxidation, and the ratio of the functionalizing agent with regard to the carboxy groups formed. Die zweistufige Funktionalisierung von Kohlenstoffasern mit einem Diazidderivat(p-(Azidosulfonyl)benzoylazid) wurde untersucht. Wahrend einer ersten Phase wird die Faseroberflache oxidiert, wodurch die Konzentration der COOH-Gruppen auf der Faser erhoht wird. In der zweiten Stufe reagieren die oxidierten Fasern mit dem Diazidderivat uber die Isocyanatgruppe, die bei der Curtius-Umlagerung der Carbonylazidgruppe gebildet wird. Die Faseroxidierung ist abhangig von der Reaktionszeit und nimmt einen ahnlichen Verlauf wie die von Rusteilchen. Die Funktionalisierung der oxidierten Fasern wird anhand der progressiven Abnahme der SO2N3-Gruppen bewiesen sowie anhand der DSC-Kurven der Fasern, bei denen ein exothermer Peak bei etwa 190°C erscheint, der sich aus dem Abbau des an die Kohlenstoffasern gebundenen Azids ergibt. Der jeweils zu erreichende Funktionalisierungsgrad ist abhangig vom Gehalt an durch die Faseroxidierung entstandenen COOH-Gruppen sowie dem Verhaltnis zwischen dem Funktionalisierungsagens und dem Gehalt an Carboxygruppen.