Metoda površinske obrade karbonskih vlakana

Datum: 28. svibnja 2022. Izvor: Fiber Composites Pregledaj: 5204

Ugljična vlakna imaju visoku specifičnu čvrstoću, visoki specifični modul, otpornost na zamor, otpornost na koroziju i druga izvrsna svojstva, naširoko se koriste u zrakoplovnoj, vojnoj industriji, sportskoj opremi i drugim područjima. Polimerizacija ojačana karbonskim vlaknima

Ugljična vlakna imaju visoku specifičnu čvrstoću, visoki specifični modul, otpornost na zamor, otpornost na koroziju i druga izvrsna svojstva, naširoko se koriste u zrakoplovnoj, vojnoj industriji, sportskoj opremi i drugim područjima. Mehanička svojstva kompozita polimerne matrice ojačane ugljičnim vlaknima uvelike ovise o svojstvima sučelja između ugljičnih vlakana i matrice. Međutim, glatka površina karbonskih vlakana, visoka emocionalna svojstva i nekoliko kemijski aktivnih funkcionalnih skupina rezultiraju slabim međusklopnim vezama između karbonskih vlakana i matrične smole, a međusklopna faza je često slaba karika kompozitnih materijala. Mikrostruktura međupovršine kompozita od karbonskih vlakana usko je povezana sa svojstvima međupovršine. Površinski polaritet karbonskih vlakana u konačnici leži u površinskoj morfologiji karbonskih vlakana i vrstama kemijskih funkcionalnih skupina. I povećanje aktivnih skupina i povećanje hrapavosti površine karbonskih vlakana pogoduju povećanju površinske energije karbonskih vlakana. Površinska fizička svojstva karbonskih vlakana uglavnom uključuju morfologiju površine, veličinu i distribuciju površinskih utora, hrapavost površine, slobodnu energiju površine i tako dalje. Što se tiče površinske morfologije, na površini ugljičnih vlakana postoji mnogo pora, utora, nečistoća i kristala koji imaju veliki utjecaj na svojstva lijepljenja kompozitnih materijala. Kemijska reaktivnost površine karbonskih vlakana usko je povezana s koncentracijom aktivnih skupina, a te su aktivne skupine uglavnom funkcionalne skupine koje sadrže kisik kao što su svjetlosna skupina, vretenasta skupina i epoksi skupina. Broj funkcionalnih skupina na površini karbonskih vlakana ovisi o metodi površinske elektrokemijske obrade i stupnju odnosno temperaturi karbonizacije vlakana. Na primjer, kiselinska obrada dat će vlaknima različite funkcionalne skupine od alkalne obrade, a za iste uvjete obrade, što je viša temperatura karbonizacije, manje je funkcionalnih skupina. Ugljična vlakna niskog modula općenito imaju više funkcionalnih skupina zbog niskog stupnja karbonizacije, tako da će reagirati s epoksi skupinom u pripremi kompozita epoksidne matrice, dok se reakcija sustava ugljičnih vlakana visokog modula može zanemariti, a vlakna i smola uglavnom imaju slabu interakciju. Mnoga su istraživanja pokazala da se svojstva sučelja kompozita mogu učinkovito poboljšati modificiranjem mikrostrukture sučelja kompozita površinskom modifikacijom ugljičnih vlakana, što je jedno od žarišta istraživanja u području materijala za obloge od ugljičnih vlakana.