В днешната ера на бърз технологичен напредък композитите от въглеродни влакна правят име за себе си в широк спектър от полета поради превъзходните си показатели. От приложения от висок клас в аерокосмическото пространство до ежедневните нужди на спортните стоки, композитите от въглеродни влакна показват голям потенциал. Въпреки това, да се приготвят високоефективни композити от въглеродни влакна, активиране на третиране навъглеродни влакнае решаваща стъпка.
Снимка на електронния микроскоп на повърхността на въглеродни влакна
Въглеродните влакна, високоефективен материал от влакна, има много убедителни свойства. Той е съставен главно от въглерод и има удължена нишка структура. От гледна точка на повърхностната структура повърхността на въглеродните влакна е сравнително гладка и има по -малко активни функционални групи. Това се дължи на факта, че по време на приготвянето на въглеродни влакна, високотемпературната карбонизация и други обработки правят повърхността на въглеродните влакна да представлява по-инертно състояние. Тази повърхностна собственост носи поредица от предизвикателства при получаването на композити от въглеродни влакна.
Гладката повърхност прави връзката между въглеродните влакна и матричния материал слаба. При получаването на композити е трудно за матричния материал да образува силна връзка на повърхността навъглеродни влакна, което се отразява на цялостното изпълнение на композитния материал. Второ, липсата на активни функционални групи ограничава химическата реакция между въглеродните влакна и матричните материали. Това прави междуфазното свързване между двете, главно разчитат на физически ефекти, като механично вграждане и т.н., което често не е достатъчно стабилно и е предразположено към отделяне, когато е подложено на външни сили.
Схематична диаграма на междинно усилване на кърпа от въглеродни влакна чрез въглеродни нанотръби
За да се решат тези проблеми, става необходимо третиране на въглеродни влакна на въглеродни влакна. Активиранвъглеродни влакнапоказват значителни промени в няколко аспекта.
Лечението с активиране увеличава повърхностната грапавост на въглеродните влакна. Чрез химическо окисляване, плазмено обработка и други методи, малки ями и канали могат да бъдат изрязани в повърхността на въглеродните влакна, което прави повърхността груба. Тази груба повърхност увеличава контактната зона между въглеродните влакна и материала на субстрата, което подобрява механичната връзка между двете. Когато матричният материал е свързан с въглеродните влакна, той е по -добре да се вгради в тези груби структури, образувайки по -силна връзка.
Лечението с активиране може да въведе изобилие от реактивни функционални групи на повърхността на въглеродните влакна. Тези функционални групи могат да реагират химически със съответните функционални групи в матричния материал, за да образуват химични връзки. Например, лечението с окисляване може да въведе хидроксилни групи, карбоксилни групи и други функционални групи на повърхността на въглеродните влакна, които могат да реагират сепоксиднагрупи в матрицата на смолата и т.н., за да образуват ковалентни връзки. Силата на това химическо свързване е много по -висока от тази на физическото свързване, което значително подобрява междуфазната якост на свързване между въглеродните влакна и матричния материал.
Повърхностната енергия на активираните въглеродни влакна също се увеличава значително. Увеличаването на повърхностната енергия улеснява въглеродните влакна да се намокри от материала на матрицата, като по този начин улеснява разпространението и проникването на материала на матрицата върху повърхността на въглеродните влакна. В процеса на приготвяне на композити матричният материал може да бъде по -равномерно разпределен около въглеродните влакна, за да се образува по -плътна структура. Това не само подобрява механичните свойства на композитния материал, но също така подобрява другите му свойства, като устойчивост на корозия и термична стабилност.
Активираните въглеродни влакна имат множество предимства за приготвяне на композити от въглеродни влакна.
По отношение на механичните свойства, междуфазната якост на свързване между активиранотовъглеродни влакнаи матричният материал е значително подобрен, което позволява на композитите да прехвърлят по -добре напреженията, когато са подложени на външни сили. Това означава, че механичните свойства на композитите като якост и модул са значително подобрени. Например, в аерокосмическото поле, което изисква изключително високи механични свойства, части от въздухоплавателни средства, направени с композити с активирани въглеродни влакна, са в състояние да издържат на по -големи полетни натоварвания и да подобрят безопасността и надеждността на самолета. В областта на спортните стоки, като велосипедни рамки, голф клубове и др., Композитите за активирани въглеродни влакна могат да осигурят по -добра якост и скованост, като същевременно намаляват теглото и подобряването на опита на спортистите.
По отношение на устойчивостта на корозия, поради въвеждането на реактивни функционални групи на повърхността на активираните въглеродни влакна, тези функционални групи могат да образуват по -стабилно химическо свързване с матричния материал, като по този начин подобряват корозионната устойчивост на композитите. В някои тежки условия на околната среда, като морската среда, химическата промишленост и др., АктивиранитеКомпозити от въглеродни влакнаМоже по -добре да устои на ерозията на корозивните медии и да удължи живота на експлоатацията. Това е от голямо значение за някои оборудване и конструкции, които се използват в тежки среди за дълго време.
По отношение на термичната стабилност, добрата междуфазна връзка между активираните въглеродни влакна и матричния материал може да подобри топлинната стабилност на композитите. При високотемпературната среда композитите могат да поддържат по -добри механични свойства и стабилност на размерите и са по -малко предразположени към деформация и увреждане. Това прави композитите с активирани въглеродни влакна да имат широки перспективи за приложение в приложения с висока температура, като например части от автомобилни двигатели и горещи крайни части на двигателя.
По отношение на производителността на обработката, активираните въглеродни влакна имат повишена повърхностна активност и по -добра съвместимост с матричния материал. Това улеснява инфилтрирането и излекуването на матричния материал на повърхността на въглеродните влакна по време на приготвянето на композитния материал, като по този начин подобрява ефективността на обработката и качеството на продукта. В същото време дизайна на композитите с активирани въглеродни влакна също се подобрява, което им позволява да бъдат персонализирани за различни приложения и да отговарят на различни сложни инженерни изисквания.
Следователно, лечение на активиране навъглеродни влакнае ключова връзка при получаването на високоефективни композити от въглеродни влакна. Чрез третиране с активиране повърхностната структура на въглеродните влакна може да бъде подобрена, за да се увеличи грапавостта на повърхността, да се въведат активни функционални групи и да подобрят повърхностната енергия, така че да се подобри междуфазната якост на свързване между въглеродните влакна и матричния материал и да се постави основата за получаване на композити на въглеродни влакна с отлични механични свойства, устойчивост на корозия, термична стабилност и обработка. С непрекъснатия напредък на науката и технологиите се смята, че технологията за активиране на въглеродни влакна ще продължи да иновации и развитие, осигурявайки по -силна подкрепа за широкото прилагане на композити от въглеродни влакна.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
М: +86 18683776368 (също WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: No.398 New Green Road Xinbang Town District, Шанхай
Време за публикация: SEP-04-2024