I dagens æra med hurtig teknologisk udvikling giver carbonfiberkompositter et navn til sig selv inden for en lang række felter på grund af deres overlegne ydeevne. Fra avancerede applikationer i rumfart til de daglige behov for sportsudstyr har carbonfiberkompositter vist et stort potentiale. For at fremstille højtydende carbonfiberkompositter, aktivering af behandling afkulstoffibreer et afgørende skridt.
Carbon Fiber Surface Electron Microscope Picture
Carbonfiber, et højtydende fibermateriale, har mange overbevisende egenskaber. Det er hovedsageligt sammensat af kulstof og har en langstrakt filamentær struktur. Fra overfladestrukturens synspunkt er overfladen af kulfiber relativt glat og har færre aktive funktionelle grupper. Dette skyldes, at under fremstilling af kulstoffibre under fremstillingen af carbonfibre får carbonisering med høj temperatur og andre behandlinger overfladen af kulstoffibre til en mere inert tilstand. Denne overfladeegenskab bringer en række udfordringer til fremstilling af carbonfiberkompositter.
Den glatte overflade gør bindingen mellem kulfiber og matrixmateriale svag. Ved forberedelse af kompositter er det vanskeligt for matrixmaterialet at danne et stærkt binding på overfladen afCarbonfiber, der påvirker den samlede ydeevne af det sammensatte materiale. For det andet begrænser manglen på aktive funktionelle grupper den kemiske reaktion mellem carbonfibre og matrixmaterialer. Dette gør grænsefladebindingen mellem de to hovedsageligt afhængige af fysiske effekter, såsom mekanisk indlejring osv., Som ofte ikke er stabil nok og er tilbøjelig til adskillelse, når de udsættes for eksterne kræfter.
Skematisk diagram over mellemlagsarmering af carbonfiber klud med carbon nanorør
For at løse disse problemer bliver aktiveringsbehandling af carbonfibre nødvendige. AktiveretkulstoffibreVis betydelige ændringer i flere aspekter.
Aktiveringsbehandling øger overfladenes ruhed af kulstoffibre. Gennem kemisk oxidation, plasmabehandling og andre metoder, kan små grober og riller ætses i overfladen af carbonfibre, hvilket gør overfladen ru. Denne ru overflade øger kontaktområdet mellem kulfiberen og substratmaterialet, hvilket forbedrer den mekaniske binding mellem de to. Når matrixmaterialet er bundet til kulfiberen, er det bedre i stand til at integrere sig i disse ru strukturer og danne en stærkere binding.
Aktiveringsbehandlingen kan indføre en overflod af reaktive funktionelle grupper på overfladen af kulfiberen. Disse funktionelle grupper kan reagere kemisk med de tilsvarende funktionelle grupper i matrixmaterialet for at danne kemiske bindinger. For eksempel kan oxidationsbehandling introducere hydroxylgrupper, carboxylgrupper og andre funktionelle grupper på overfladen af carbonfibre, som kan reagere medepoxyGrupper i harpiksmatrixen og så videre for at danne kovalente bindinger. Styrken ved denne kemiske binding er meget højere end for fysisk binding, hvilket i høj grad forbedrer grænsefladebindingsstyrken mellem kulfiberen og matrixmaterialet.
Overfladeenergien på den aktiverede kulfiber øges også markant. Stigningen i overfladeenergi gør det lettere for carbonfiberen at blive befugtet af matrixmaterialet, hvilket letter spredning og penetration af matrixmaterialet på overfladen af kulfiberen. I processen med at fremstille kompositter kan matrixmaterialet være mere jævnt fordelt omkring carbonfibrene for at danne en mere tæt struktur. Dette forbedrer ikke kun de mekaniske egenskaber af det sammensatte materiale, men forbedrer også dets andre egenskaber, såsom korrosionsmodstand og termisk stabilitet.
Aktiverede carbonfibre har flere fordele til fremstilling af carbonfiberkompositter.
Med hensyn til mekaniske egenskaber er grænseflademålingsstyrken mellem den aktiveredekulstoffibreog matrixmaterialet er meget forbedret, hvilket gør det muligt for kompositterne at bedre overføre stress, når de udsættes for eksterne kræfter. Dette betyder, at de mekaniske egenskaber ved kompositter, såsom styrke og modul, forbedres markant. For eksempel i rumfartsfeltet, som kræver ekstremt høje mekaniske egenskaber, er flydele lavet med aktiverede kulfiberkompositter i stand til at modstå større flyvebelastninger og forbedre flyets sikkerhed og pålidelighed. Inden for sportsudstyr, såsom cykelrammer, golfklubber osv., Kan aktiverede kulfiberkompositter give bedre styrke og stivhed, samtidig med at de reducerer vægten og forbedrer atleternes oplevelse.
Med hensyn til korrosionsresistens på grund af introduktionen af reaktive funktionelle grupper på overfladen af aktiverede carbonfibre kan disse funktionelle grupper danne mere stabil kemisk binding med matrixmaterialet, hvilket forbedrer kompositternes korrosionsmodstand. Under nogle hårde miljøforhold, såsom marine miljø, kemisk industri osv., Den aktiverede aktiveredeCarbonfiberkompositterKan bedre modstå erosion af ætsende medier og forlænge levetiden. Dette er af stor betydning for nogle udstyr og strukturer, der bruges i barske miljøer i lang tid.
Med hensyn til termisk stabilitet kan god grænsefladebinding mellem aktiveret kulfiber og matrixmateriale forbedre kompositternes termiske stabilitet. Under miljøet med høj temperatur kan kompositterne opretholde bedre mekaniske egenskaber og dimensionel stabilitet og er mindre tilbøjelige til deformation og skade. Dette får de aktiverede carbonfiberkompositter til at have brede applikationsudsigter i applikationer med høj temperatur, såsom bilindustriedele og luftfartsmotorens hot endedele.
Med hensyn til behandling af ydeevne har de aktiverede carbonfibre øget overfladeaktivitet og bedre kompatibilitet med matrixmaterialet. Dette gør det lettere for matrixmaterialet at infiltrere og helbrede på overfladen af kulfiberen under fremstillingen af det sammensatte materiale, hvilket forbedrer behandlingseffektiviteten og produktkvaliteten. På samme tid forbedres også designbarheden af de aktiverede carbonfiberkompositter, så de kan tilpasses til forskellige anvendelser og til at imødekomme en række komplekse tekniske krav.
Derfor aktivering af behandling afkulstoffibreer et nøgleled i fremstillingen af højtydende carbonfiberkompositter. Gennem aktiveringsbehandlingen kan overfladestrukturen af kulfiber forbedres for at øge overfladefremheden, introducere aktive funktionelle grupper og forbedre overfladeenergien for at forbedre grænsefladestyrken mellem kulfiber og matrixmateriale og lægge grundlaget Til fremstilling af carbonfiberkompositter med fremragende mekaniske egenskaber, korrosionsbestandighed, termisk stabilitet og behandling af ydeevne. Med den kontinuerlige fremskridt inden for videnskab og teknologi antages det, at carbonfiberaktiveringsteknologi fortsat vil innovere og udvikle sig, hvilket giver stærkere støtte til den brede anvendelse af carbonfiberkompositter.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (også WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresse: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Posttid: SEP-04-2024