Модификација угљеничних влакана

И. Сврха модификације угљеничних влакана

Побољшање компатибилности измеђукарбонска влакнаи матрица: Побољшање механичких својстава композитних материјала и јачање механичког повезивања, физичке адхезије и хемијске везе између површине влакана и матрице.

Побољшање међуфазног везивања: Током производње, угљенична влакна се подвргавају високотемпературном третману карбонизације изнад 1000℃, што резултира глатком површином без активних функционалних група. Ово доводи до површинске инертности, лоше адхезије на полимере и слабог међуфазног везивања, што директно утиче на међуламинарну чврстоћу композитног материјала.

Повећање површинске активности: Ово омогућава ефикасан пренос оптерећења између угљеничних влакана и материјала матрикса, чиме се повећава вредност материјала од влакана у индустријским применама.

Побољшање својстава влакана: Ово укључује побољшање температурне отпорности и отпорности на оксидацију, што се може постићи уношењем елемената у траговима као што су П, Б и Зн на површину влакана или премазивањем металним или неметалним слојевима.

ИИ. Анализа механизма модификације

1. Механизам физичке модификације: Физичка модификација карбонских влакана углавном постиже ојачање међуфаза повећањем храпавости површине и специфичне површине:

Повећање храпавости површине: Методе као што су оксидација у гасној фази и третман плазмом могу значајно повећати храпавост површине угљеничних влакана. „Обрада аргон плазмом под атмосферским притиском може повећати садржај кисеоника на површини угљеничних влакана за 22,5%, смањити угао контакта са водом на 45,1° и одржати затезну чврстоћу на 3,23 ГПа након 300 секунди третмана. АФМ тестирање је показало да се храпавост површине (Ра) повећала са 0,31 μм на 0,47 μм.

Површинско нагризање и активација: Третман електрохемијском оксидацијом, кроз „комбиновани процес оксидационог јеткања слој по слој и промене функционалне групе“, ствара микропоре и жлебове на површини угљеничних влакана, повећавајући ефекат механичког међусобног блокирања.

Побољшање морфологије површине: „Обрада плазмом уклања контаминанте путем физичког бомбардовања и уводи хидроксил/карбоксилне активне групе, значајно побољшавајући отпорност на смицање међуслоја.“

2. Механизам хемијске модификације

Хемијска модификација угљеничних влакана углавном постиже побољшање међуфаза увођењем активних функционалних група:

Увођење функционалних група које садрже кисеоник: Оксидација у течној фази (коришћење концентроване азотне киселине, концентроване сумпорне киселине, водоник-пероксида итд. као оксиданата) и електрохемијска оксидација могу значајно повећати тип и број функционалних група које садрже кисеоник (као што су хидроксилне и карбоксилне групе) на површини угљеничних влакана. „Електролитичка потенциометријска обрада може повећати садржај кисеоника на површини угљеничних влакана са 9,36% на 18,04%, смањити контактни угао са 90,2° на 62,4° и повећати отпорност на смицање до 56%.“

Формирање хемијских веза: „ДА или полидопамин (ПДА) углавном постижу модификацију хемијског калемљења реагујући -НХ₂ у молекулу са -Ц=О и -ЦОО- функционалним групама на површини угљеничних влакана кроз реакцију Шифове базе, формирајући стабилне хемијске везе на површини угљеничних влакана.

Реакција површинског калемљења: Метода површинског калемљења подразумева „стављање угљеничних влакана у атмосферу активних мономера, где, под дејством иницијатора, мономери реагују са активним групама или ивичним атомима угљеника на влакну“.

Метода посебне модификације: „У раствору НХ₄ХЦО₃, површина влакна углавном пролази кроз електролитичку реакцију ослобађања кисеоника из воде и реакцију електрохемијске оксидације неких електроактивних супстанци; садржај различитих функционалних група које садрже кисеоник на површини влакна се континуирано мења са продужењем времена третмана, а реакција НХ₄⁺ на површини влакана уводи велики број функционалних група влакана у функционалне групе влакана. површина." Модификација агенса за спајање: „Средство за спајање аминосилана (КХ550) је коришћено за третирање површине угљеничних влакана, формирајући хемијски везан интерфејс слој.

Након модификације: број активних функционалних група се повећао: садржај О-Ц=О порастао је за 95,24%, а садржај Ц=О порастао за 508,45%, формирајући више места везивања смоле."

ИИИ. Свеобухватна изведба ефеката модификације

Након модификације, површински поларитет угљеничних влакана је значајно побољшан, контактни угао је смањен, а квашење побољшано, чиме су ефективно побољшане међуфазне особине композитног материјала. „Технологија модификације површине побољшава површинску активност угљеничних влакана, јача међуфазна својства између угљеничних влакана и материјала матрикса и побољшава њихову адхезију на матрицу.

У практичним применама, међуфазна чврстоћа на смицање између модификованих угљеничних влакана и матрице смоле значајно је побољшана. „ИФСС ДА-модификованих угљеничних влакана и епоксидне смоле Е51 порастао је на 65,32 МПа, што је повећање од 47,35% у поређењу са немодификованим угљеничним влакнима.

Укратко,карбонска влакнамодификација ефикасно побољшава међуфазна својства између угљеничних влакана и матрице путем физичких и хемијских механизама, чиме се значајно побољшавају укупне перформансе композитног материјала.

Семицорек нуди висок квалитеткомпозит од угљеничних влаканапроизводи. Ако имате било каквих питања или су вам потребни додатни детаљи, не устручавајте се да нас контактирате.

Контакт телефон # +86-13567891907

Емаил: салес@семицорек.цом