Nykypäivän nopean teknologisen kehityksen aikakaudella hiilikuitukomposiitit antavat itselleen nimen monilla kentillä niiden paremman suorituskyvyn vuoksi. Hiilikuitukomposiitit ovat osoittaneet suurta potentiaalia huippuluokan sovelluksista ilmailu- ja urheiluvälineiden päivittäisiin tarpeisiin. Korkean suorituskyvyn hiilikuitukomposiitien valmistelemiseksi, aktivointikäsittelyhiilikuiduton ratkaiseva vaihe.
Hiilikuitupintaelektronimikroskooppikuva
Hiilikuitulla, korkean suorituskyvyn kuitumateriaalilla, on monia pakottavia ominaisuuksia. Se koostuu pääasiassa hiilestä ja sillä on pitkänomainen filamenttirakenne. Pintarakenteen näkökulmasta hiilikuidun pinta on suhteellisen sileä ja siinä on vähemmän aktiivisia funktionaalisia ryhmiä. Tämä johtuu tosiasiasta, että hiilikuitujen valmistuksen aikana korkean lämpötilan hiilihapottaminen ja muut käsittelyt tekevät hiilikuitujen pinnasta inerämmän tilan. Tämä pintaominaisuus tuo sarjan haasteita hiilikuitukomposiitien valmistukseen.
Sileä pinta tekee hiilikuidun ja matriisimateriaalin välisen sidoksen heikko. Komposiittien valmistuksessa matriisimateriaalin on vaikea muodostaa vahva sidoshiilikuitu, mikä vaikuttaa komposiittimateriaalin yleiseen suorituskykyyn. Toiseksi aktiivisten funktionaalisten ryhmien puute rajoittaa hiilikuitujen ja matriisimateriaalien välistä kemiallista reaktiota. Tämä tekee näiden kahden välisen rajapinnan sitoutumisen pääasiassa fyysisiin vaikutuksiin, kuten mekaaniseen upotukseen jne., Mikä ei useinkaan ole riittävän vakaa ja on taipuvainen erottamiselle ulkoisten voimien kohteena.
Hiilinanoputkien hiilikuitukangasten välisten kerrosten välisten vahvistuksen kaavio kaavio
Näiden ongelmien ratkaisemiseksi hiilikuitujen aktivointikäsittely on välttämätöntä. Aktivoituhiilikuidutnäyttää merkittäviä muutoksia useissa näkökohdissa.
Aktivointikäsittely lisää hiilikuitujen pinnan karheutta. Kemiallisen hapettumisen, plasmankäsittelyn ja muiden menetelmien avulla pienet kaivot ja urat voidaan syövyttää hiilikuitujen pintaan, mikä tekee pinnasta karkean. Tämä karkea pinta lisää hiilikuidun ja substraattimateriaalin välistä kosketusaluetta, mikä parantaa näiden kahden välistä mekaanista sidosta. Kun matriisimateriaali on sitoutunut hiilikuituun, se pystyy paremmin upottamaan itsensä näihin karkeisiin rakenteisiin muodostaen voimakkaamman sidoksen.
Aktivointikäsittely voi tuoda esiin runsaasti reaktiivisia funktionaalisia ryhmiä hiilikuidun pinnalle. Nämä funktionaaliset ryhmät voivat reagoida kemiallisesti matriisimateriaalin vastaavien funktionaalisten ryhmien kanssa kemiallisten sidosten muodostamiseksi. Esimerkiksi hapettumiskäsittely voi aiheuttaa hydroksyyliryhmiä, karboksyyliryhmiä ja muita funktionaalisia ryhmiä hiilikuitujen pinnalla, jotka voivat reagoidaepoksiRyhmät hartsimatriisissa ja niin edelleen kovalenttisten sidosten muodostamiseksi. Tämän kemiallisen sitoutumisen lujuus on paljon suurempi kuin fysikaalisen sitoutumisen lujuus, mikä parantaa huomattavasti hiilikuitun ja matriisimateriaalin välistä rajapinnan sitoutumislujuutta.
Myös aktiivihiilikuidun pintaenergia kasvaa merkittävästi. Pintaenergian lisääntyminen helpottaa hiilikuidun kostuttamista matriisimateriaalilla, mikä helpottaa matriisimateriaalin leviämistä ja tunkeutumista hiilikuidun pinnalle. Komposiittien valmistusprosessissa matriisimateriaali voidaan jakaa tasaisemmin hiilikuitujen ympärille tiheämmän rakenteen muodostamiseksi. Tämä ei vain paranna komposiittimateriaalin mekaanisia ominaisuuksia, vaan myös parantaa sen muita ominaisuuksia, kuten korroosionkestävyys ja lämpöstabiilisuus.
Aktiivihiilikuituilla on useita etuja hiilikuitukomposiitien valmistukseen.
Mekaanisten ominaisuuksien suhteen aktivoidun rajapinnan sitoutumislujuushiilikuidutja matriisimateriaali on parantunut huomattavasti, mikä antaa komposiitteille mahdollisuuden siirtää parempia rasituksia ulkoisten voimien altistuessa. Tämä tarkoittaa, että komposiittien, kuten lujuuden ja moduulin, mekaaniset ominaisuudet paranevat merkittävästi. Esimerkiksi ilmailualan kentällä, joka vaatii erittäin suuria mekaanisia ominaisuuksia, aktivoiduilla hiilikuitukomposiiteilla valmistetut lentokoneet kykenevät kestämään suurempia lentokuormia ja parantamaan ilma -aluksen turvallisuutta ja luotettavuutta. Urheiluvälineiden, kuten polkupyöräkehysten, golfkerhojen jne., Aktivoidut hiilikuitukomposiitit voivat tarjota paremman voiman ja jäykkyyden, samalla kun painoa ja parantaa urheilijoiden kokemusta.
Korroosionkestävyyden suhteen reaktiivisten funktionaalisten ryhmien käyttöönoton vuoksi aktivoitujen hiilikuitujen pinnalle nämä funktionaaliset ryhmät voivat muodostaa stabiilimpaa kemiallista sitoutumista matriisimateriaalin kanssa parantaen siten komposiittien korroosionkestävyyttä. Joissakin ankarissa ympäristöolosuhteissa, kuten meriympäristö, kemianteollisuus jne., Aktivoituhiilikuitukomposiititvoi paremmin vastustaa syövyttävien väliaineiden eroosiota ja pidentää palvelun käyttöikää. Tällä on suuri merkitys joillekin laitteille ja rakenteille, joita käytetään ankarissa ympäristöissä pitkään.
Lämpöstabiilisuuden kannalta hyvä rajapintojen sitoutuminen aktivoidun hiilikuidun ja matriisimateriaalin välillä voi parantaa komposiittien lämpöstabiilisuutta. Korkean lämpötilan ympäristössä komposiitit voivat ylläpitää parempia mekaanisia ominaisuuksia ja mitta -stabiilisuutta, ja ne ovat vähemmän alttiita muodonmuutokselle ja vaurioille. Tämä tekee aktivoiduista hiilikuitukomposiiteista laajat sovellusnäkymät korkean lämpötilan sovelluksissa, kuten automoottorien osissa ja ilmailumoottorin kuumissa loppiosissa.
Prosessoinnin suorituskyvyn suhteen aktivoidut hiilikuidut ovat lisääntyneet pinta -aktiivisuutta ja parempaa yhteensopivuutta matriisimateriaalin kanssa. Tämä helpottaa matriisimateriaalin tunkeutumista ja kovettumista hiilikuidun pintaan komposiittimateriaalin valmistuksen aikana parantaen siten prosessoinnin tehokkuutta ja tuotteen laatua. Samanaikaisesti aktivoitujen hiilikuitukomposiitien muotoilu paranee myös, mikä mahdollistaa niiden räätälöinnin eri sovelluksiin ja täyttää erilaisia monimutkaisia tekniikan vaatimuksia.
Siksi aktivointihoitohiilikuiduton avainyhteys korkean suorituskyvyn hiilikuitukomposiitien valmistuksessa. Aktivointikäsittelyn kautta hiilikuitujen pintarakennetta voidaan parantaa pinnan karheuden lisäämiseksi, aktiivisten funktionaalisten ryhmien lisäämiseksi ja pintaenergian parantamiseksi hiilikuitu- ja matriisimateriaalin välisen rajapintojen sitoutumislujuuden parantamiseksi ja perustan hiilikuitukomposiitien valmistukselle, jolla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, korrosionkestävyys, lämmönvakaus ja prosessointi. Tieteen ja tekniikan jatkuvan edistymisen myötä uskotaan, että hiilikuituaktivaatiotekniikka jatkaa innovaatioita ja kehittymistä, mikä tarjoaa voimakkaampaa tukea hiilikuitukomposiittien laajalle soveltamiselle.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (myös Whatsapp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Osoite: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiangin piiri, Shanghaai
Viestin aika: SEP-04-2024