Hiilikuitumuunnos

I. Hiilikuidun muuntamisen tarkoitus

Yhteensopivuuden parantaminen välillähiilikuituaja matriisi: Komposiittimateriaalien mekaanisten ominaisuuksien parantaminen ja kuidun pinnan ja matriisin välisen mekaanisen lukituksen, fyysisen adheesion ja kemiallisen sidoksen vahvistaminen.

Rajapintojen sitoutumisen parantaminen: Valmistuksen aikana hiilikuidut käyvät läpi korkean lämpötilan hiiltymiskäsittelyn yli 1000 ℃:n lämpötilassa, mikä johtaa sileään pintaan, josta puuttuu aktiivisia funktionaalisia ryhmiä. Tämä johtaa pinnan inertiteettiin, huonoon tarttumiseen polymeereihin ja heikkoon rajapintojen sidostukseen, mikä vaikuttaa suoraan komposiittimateriaalin kerrosten väliseen leikkauslujuuteen.

Pintaaktiivisuuden tehostaminen: Tämä mahdollistaa tehokkaan jännityskuormituksen siirron hiilikuidun ja matriisimateriaalin välillä, mikä lisää kuitumateriaalin arvoa teollisissa sovelluksissa.

Kuitujen ominaisuuksien parantaminen: Tämä sisältää lämmönkestävyyden ja hapettumisenkestävyyden parantamisen, joka voidaan saavuttaa lisäämällä pieniä määriä alkuaineita, kuten P, B ja Zn, kuidun pinnalle tai pinnoittamalla metallisilla tai ei-metallisilla kerroksilla.

II. Muutosmekanismin analyysi

1. Fysikaalinen muunnosmekanismi: Hiilikuitujen fysikaalisella modifioinnilla saavutetaan pääasiassa rajapintojen vahvistus lisäämällä pinnan karheutta ja ominaispinta-alaa:

Pinnan karheuden lisääminen: Menetelmät, kuten kaasufaasihapetus ja plasmakäsittely, voivat lisätä merkittävästi hiilikuitujen pinnan karheutta. "Ilmakehän paineella tapahtuva argonplasmakäsittely voi lisätä happipitoisuutta hiilikuidun pinnalla 22,5 %, vähentää veden kosketuskulmaa 45,1°:een ja säilyttää vetolujuuden 3,23 GPa:ssa 300 sekunnin käsittelyn jälkeen." AFM-testaus osoitti, että pinnan karheus (Ra) nousi 0,31 μm:stä 0,47 μm:iin.

Pinnan syövytys ja aktivointi: Sähkökemiallinen hapetuskäsittely "yhdistetyn prosessin, jossa kerros kerroksittain hapettumisen etsaus ja funktionaalisten ryhmien muutokset" muodostaa mikrohuokosia ja uria hiilikuitupinnalle, mikä lisää mekaanista lukitusvaikutusta.

Pintamorfologian parannus: "Plasmakäsittely poistaa epäpuhtaudet fysikaalisella pommituksella ja lisää aktiivisia hydroksyyli-/karboksyyliryhmiä, mikä parantaa merkittävästi kerrosten välistä leikkauslujuutta."

2. Kemiallinen muunnosmekanismi

Hiilikuitujen kemiallisella modifikaatiolla saavutetaan pääasiassa rajapintojen parannus ottamalla käyttöön aktiivisia funktionaalisia ryhmiä:

Happipitoisten funktionaalisten ryhmien käyttöönotto: Nestefaasihapetus (käyttäen tiivistettyä typpihappoa, väkevää rikkihappoa, vetyperoksidia jne. hapettimina) ja sähkökemiallinen hapetus voivat merkittävästi lisätä happea sisältävien funktionaalisten ryhmien (kuten hydroksyyli- ja karboksyyliryhmien) tyyppejä ja lukumäärää hiilikuidun pinnalla. "Elektrolyyttinen potentiometrinen käsittely voi nostaa hiilikuitupinnan happipitoisuutta 9,36 %:sta 18,04 %:iin, pienentää kosketuskulmaa 90,2°:sta 62,4°:iin ja lisätä laminaarien välistä leikkauslujuutta jopa 56 %."

Kemiallisen sidoksen muodostuminen: "DA tai polydopamiini (PDA) saavuttaa pääasiassa kemiallisen oksastusmodifioinnin saattamalla molekyylin -NH2 reagoimaan hiilikuidun pinnalla olevien -C=O- ja -COO- funktionaalisten ryhmien kanssa Schiff-emäsreaktion kautta muodostaen stabiileja kemiallisia sidoksia hiilikuidun pinnalle."

Pintaoksastusreaktio: Pintaoksastusmenetelmään kuuluu "hiilikuidun sijoittaminen aktiivisten monomeerien ilmakehään, jossa initiaattorin vaikutuksesta monomeerit reagoivat kuidun aktiivisten ryhmien tai reunahiiliatomien kanssa".

Erikoismuokkausmenetelmä: "NH4HCO₃-liuoksessa kuidun pinnassa tapahtuu pääasiassa veden elektrolyyttinen hapen vapautusreaktio ja joidenkin sähköaktiivisten aineiden sähkökemiallinen hapetusreaktio; erilaisten happea sisältävien funktionaalisten ryhmien pitoisuus kuidun pinnalla muuttuu jatkuvasti käsittelyajan pidentyessä, ja NH4⁺:n reaktio kuidun pinnan amidifunktionaalisiin ryhmiin tuo suuren määrän kuidun pinnan funktionaalisia ryhmiä." Kytkentäaineen modifikaatio: "Aminosilaanikytkentäainetta (KH550) käytettiin hiilikuitujen pinnan käsittelyyn muodostaen kemiallisesti sitoutuneen rajapinnan kerroksen.

Muokkauksen jälkeen: aktiivisten funktionaalisten ryhmien määrä kasvoi: O-C=O-pitoisuus kasvoi 95,24 % ja C=O-pitoisuus 508,45 %, jolloin muodostui lisää hartsisidoskohtia."

III. Muokkaustehosteiden kattava suorituskyky

Modifioinnin jälkeen hiilikuitujen pinnan napaisuus parani merkittävästi, kosketuskulma pieneni ja kostuvuus parani, mikä parantaa tehokkaasti komposiittimateriaalin rajapintaominaisuuksia. "Pintamuokkausteknologia parantaa hiilikuitujen pinta-aktiivisuutta, vahvistaa hiilikuitujen ja matriisimateriaalin välisiä rajapintaominaisuuksia ja parantaa niiden tarttumista matriisiin."

Käytännön sovelluksissa modifioitujen hiilikuitujen ja hartsimatriisin välinen rajapinnan leikkauslujuus parani merkittävästi. "DA-modifioitujen hiilikuitujen ja epoksihartsin E51 IFSS nousi 65,32 MPa:iin, mikä on 47,35 % lisäystä modifioimattomiin hiilikuituihin verrattuna."

Yhteenvetona,hiilikuituamodifikaatio parantaa tehokkaasti hiilikuitujen ja matriisin välisiä rajapintaominaisuuksia sekä fysikaalisten että kemiallisten mekanismien kautta, mikä parantaa merkittävästi komposiittimateriaalin yleistä suorituskykyä.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistahiilikuitukomposiittituotteita. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com