Модификација на јаглеродни влакна

I. Цел на модификација на јаглеродни влакна

Подобрување на компатибилноста помеѓујаглеродни влакнаи матрицата: Подобрување на механичките својства на композитните материјали и зајакнување на механичкото испреплетување, физичката адхезија и хемиското поврзување помеѓу површината на влакната и матрицата.

Подобрување на меѓусебното поврзување: за време на производството, јаглеродните влакна се подложени на третман на карбонизација со висока температура над 1000℃, што резултира со мазна површина без активни функционални групи. Ова води до површинска инертност, слаба адхезија на полимерите и слаба меѓуфајсна врска, што директно влијае на меѓуслојната цврстина на смолкнување на композитниот материјал.

Подобрување на површинската активност: Ова овозможува ефективен пренос на оптоварување на стрес помеѓу јаглеродните влакна и материјалот од матрицата, со што се зголемува вредноста на влакното во индустриски апликации.

Подобрување на својствата на влакната: Ова вклучува подобрување на температурната отпорност и отпорност на оксидација, што може да се постигне со внесување на траги на елементи како што се P, B и Zn на површината на влакната или со обложување со метални или неметални слоеви.

II. Механизам Анализа на модификација

1. Механизам за физичка модификација: Физичката модификација на јаглеродните влакна главно постигнува меѓусебно зајакнување со зголемување на грубоста на површината и специфичната површина:

Зголемување на грубоста на површината: Методите како што се оксидација во гасна фаза и плазма третман може значително да ја зголемат грубоста на површината на јаглеродните влакна. „Третманот со плазма со аргон под атмосферски притисок може да ја зголеми содржината на кислород на површината на јаглеродни влакна за 22,5%, да го намали аголот на контакт со водата на 45,1° и да ја одржи цврстината на истегнување на 3,23 GPa по 300 секунди третман. Тестирањето AFM покажа дека грубоста на површината (Ra) се зголемила од 0,31 μm на 0,47 μm.

Површинско офорт и активирање: Електрохемиски третман со оксидација, преку „комбиниран процес на слој-по-слој оксидационо офорт и промени на функционалните групи“, создава микропори и жлебови на површината на јаглеродни влакна, зголемувајќи го ефектот на механичко испреплетување.

Подобрување на морфологијата на површината: „Третманот со плазма ги отстранува загадувачите преку физичко бомбардирање и воведува хидроксилни/карбоксилни активни групи, што значително ја подобрува цврстината на смолкнување меѓу слоевите“.

2. Механизам за хемиска модификација

Хемиската модификација на јаглеродните влакна главно постигнува подобрување на меѓусебната површина со воведување активни функционални групи:

Воведување на функционални групи што содржат кислород: Оксидацијата во течна фаза (со користење на концентрирана азотна киселина, концентрирана сулфурна киселина, водороден пероксид итн. како оксиданти) и електрохемиската оксидација може значително да ги зголеми видовите и бројот на функционалните групи што содржат кислород (како што се хидроксилните и карбоксилните групи на површината). „Електролитичката потенциометриска обработка може да ја зголеми содржината на кислород на површината на јаглеродни влакна од 9,36% на 18,04%, да го намали контактниот агол од 90,2° до 62,4° и да ја зголеми меѓуслојната цврстина на смолкнување до 56%.

Формирање хемиска врска: „DA или полидопамин (PDA) главно постигнува модификација на хемиско калемење со реакција на -NH2 во молекулата со -C=O и -COO- функционалните групи на површината на јаглеродните влакна преку реакција на база на Шиф, формирајќи стабилни хемиски врски на површината на јаглеродни влакна.

Реакција на површинско калемење: Методот на површинско калемење вклучува „поставување на јаглеродните влакна во атмосфера на активни мономери, каде што, под дејство на иницијатор, мономерите реагираат со активните групи или рабните јаглеродни атоми на влакното“.

Специјален метод на модификација: „Во растворот NH4HCO3, површината на влакната главно се подложува на електролитичка реакција на ослободување кислород на вода и електрохемиска реакција на оксидација на некои електроактивни супстанции; содржината на различни функционални групи што содржат кислород на површината на влакната се менува континуирано со продолжување на времето на обработка, а реакцијата на NH⁺ на групите на влакната со голем број на функции на површината. амидните групи во површината на влакната“. Модификација на средството за спојување: „Аминосиланско средство за спојување (KH550) се користеше за третирање на површината на јаглеродни влакна, формирајќи хемиски врзан интерфејс слој.

По измената: бројот на активни функционални групи се зголеми: содржината на O-C=O се зголеми за 95,24%, а содржината на C=O се зголеми за 508,45%, формирајќи повеќе места за поврзување со смола.

III. Сеопфатна изведба на ефектите од модификација

По модификацијата, површинскиот поларитет на јаглеродните влакна значително се подобри, аголот на контактот се намали, а влажноста се подобри, а со тоа ефикасно ги подобрува меѓуфабричните својства на композитниот материјал. „Технологијата за модификација на површината ја подобрува површинската активност на јаглеродните влакна, ги зајакнува меѓусебните својства помеѓу јаглеродните влакна и материјалот од матрицата и ја подобрува нивната адхезија на матрицата“.

Во практична примена, цврстината на смолкнување меѓу површината помеѓу модифицираните јаглеродни влакна и матрицата на смолата значително се подобри. „IFSS на јаглеродни влакна модифицирани со DA и епоксидна смола E51 се зголеми на 65,32 MPa, што е 47,35% зголемување во споредба со немодифицираните јаглеродни влакна“.

Сумирано,јаглеродни влакнамодификацијата ефикасно ги подобрува меѓусебните својства помеѓу јаглеродните влакна и матрицата и преку физички и хемиски механизми, а со тоа значително ги подобрува вкупните перформанси на композитниот материјал.

Semicorex нуди висок квалитеткомпозит од јаглеродни влакнапроизводи. Ако имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Контакт телефон +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com