A gyors technológiai fejlődés mai korszakában a szénszálas kompozitok kiemelkedő teljesítményük miatt sokféle területen neveznek maguknak. A repülőgép-területi csúcskategóriás alkalmazásoktól kezdve a sportcikkek napi igényeiig a szénszálas kompozitok nagy potenciált mutattak. A nagy teljesítményű szénszálas kompozitok előkészítéséhez azonban aszénszálakdöntő lépés.
Szénszálas felületi elektronmikroszkóp kép
A szénszál, a nagyteljesítményű szálas anyag, számos vonzó tulajdonsággal rendelkezik. Elsősorban szénből áll, és hosszúkás filamentumszerkezetű. A felületi szerkezet szempontjából a szénszál felülete viszonylag sima és kevesebb aktív funkcionális csoportja van. Ennek oka az a tény, hogy a szénszálak, a magas hőmérsékletű karbonizáció és más kezelések előállítása során a szénszálak felületét inertebb állapotba hozják. Ez a felszíni tulajdonság számos kihívást jelent a szénszálas kompozitok elkészítéséhez.
A sima felület a szénszál és a mátrix anyag közötti kötés gyengébbé teszi. A kompozitok előkészítése során a mátrix anyagának nehéz erős kötést képeznie aszénszálas, amely befolyásolja a kompozit anyag általános teljesítményét. Másodszor, az aktív funkcionális csoportok hiánya korlátozza a szénszálak és a mátrix anyagok közötti kémiai reakciót. Ez teszi a kettő közötti felületközi kötést, elsősorban a fizikai hatásokra, például a mechanikus beágyazásra stb., Amely gyakran nem elég stabil, és hajlamos az elválasztásra, ha külső erőknek vannak kitéve.
A szénszálas ruhadarabok közötti megerősítés vázlatos diagramja a szén nanocsövekkel
E problémák megoldása érdekében szükség lesz a szénszálak aktiválási kezelésére. Aktívszénszálakszignifikáns változásokat mutatnak több szempontból.
Az aktiválási kezelés növeli a szénszálak felületi érdességét. Kémiai oxidáció, plazmakezelés és egyéb módszerek révén apró gödrök és hornyok marathatók a szénszálak felületébe, így a felület durva. Ez a durva felület növeli a szénszál és a szubsztrát anyag közötti érintkezési területet, ami javítja a kettő közötti mechanikai kötést. Amikor a mátrix anyagot a szénszálhoz kötik, akkor jobban képes beágyazni ezekbe a durva struktúrákba, erősebb kötést képezve.
Az aktiválási kezelés rengeteg reaktív funkcionális csoportot vezethet be a szénszál felületén. Ezek a funkcionális csoportok kémiailag reagálhatnak a mátrix anyagának megfelelő funkcionális csoportjaira, hogy kémiai kötéseket képezzenek. Például az oxidációs kezelés bevezethet hidroxilcsoportokat, karboxilcsoportokat és más funkcionális csoportokat a szénszálak felületén, amelyek reagálhatnak aepoxicsoportok a gyanta mátrixban és így tovább, hogy kovalens kötéseket képezzenek. Ennek a kémiai kötésnek az erőssége sokkal magasabb, mint a fizikai kötésnél, ami jelentősen javítja a szénszál és a mátrix anyag közötti interfészi kötési szilárdságot.
Az aktivált szénszál felszíni energiája szintén jelentősen növekszik. A felszíni energia növekedése megkönnyíti a szénszál nedvesítését a mátrix anyagával, ezáltal megkönnyítve a mátrix anyagának terjedését és behatolását a szénszál felületén. A kompozitok elkészítésének folyamatában a mátrix anyag egyenletesebben eloszlik a szénszálak körül, hogy sűrűbb szerkezetet képezzen. Ez nem csak javítja a kompozit anyag mechanikai tulajdonságait, hanem javítja más tulajdonságait, például a korrózióállóságot és a hőstabilitást.
Az aktivált szénszálaknak több előnye van a szénszálas kompozitok előállításának.
A mechanikai tulajdonságok szempontjából az aktivált interfész kötési szilárdságszénszálakés a mátrix anyagát jelentősen javítják, ami lehetővé teszi a kompozitok számára, hogy a feszültségek jobb átvitele, ha külső erőknek vannak kitéve. Ez azt jelenti, hogy a kompozitok, például a szilárdság és a modulus mechanikai tulajdonságai jelentősen javulnak. Például az űrrepülőhelyen, amely rendkívül magas mechanikai tulajdonságokat igényel, az aktivált szénszálas kompozitokkal készített repülőgép -alkatrészek képesek ellenállni a nagyobb repülési terheléseknek, és javíthatják a repülőgép biztonságát és megbízhatóságát. A sportcikkek, például a kerékpárkeretek, a golfklubok stb. Területén az aktivált szénszálas kompozitok jobb erőt és merevséget biztosíthatnak, miközben csökkentik a súlyt és javíthatják a sportolók tapasztalatait.
A korrózióállóság szempontjából, mivel a reaktív funkcionális csoportok az aktivált szénszálak felületén bevezetik, ezek a funkcionális csoportok stabilabb kémiai kötést képezhetnek a mátrix anyaggal, ezáltal javítva a kompozitok korrózióállóságát. Bizonyos durva környezeti körülmények között, például a tengeri környezetben, a vegyiparban stb.szénszálas kompozitokjobban ellenáll a korrozív média eróziójának, és meghosszabbítja a szolgáltatási élettartamot. Ez nagy jelentőséggel bír olyan berendezések és szerkezetek számára, amelyeket hosszú ideig kemény környezetben használnak.
A termikus stabilitás szempontjából az aktivált szénszál és a mátrix anyag közötti jó felületek közötti kötés javíthatja a kompozitok termikus stabilitását. A magas hőmérsékletű környezetben a kompozitok fenntarthatják a jobb mechanikai tulajdonságokat és a dimenziós stabilitást, és kevésbé hajlamosak a deformációra és a károsodásra. Ez azt eredményezi, hogy az aktivált szénszálas kompozitok széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek a magas hőmérsékletű alkalmazásokban, például az autóipari motor alkatrészeiben és a repülési motor forró végű alkatrészeiben.
A feldolgozási teljesítmény szempontjából az aktivált szénszálak megnövelik a felületi aktivitást és jobb kompatibilitást mutatnak a mátrix anyaggal. Ez megkönnyíti a mátrix anyagának a szénszál felületén történő beszivárgását és gyógyítását a kompozit anyag elkészítése során, ezáltal javítva a feldolgozási hatékonyságot és a termék minőségét. Ugyanakkor javul az aktivált szénszálas kompozitok megnevezhetősége is, lehetővé téve számukra a különböző alkalmazásokhoz való testreszabást és a különféle összetett mérnöki követelmények teljesítését.
Ezért aszénszálakkulcsfontosságú kapcsolat a nagy teljesítményű szénszálas kompozitok előkészítésében. Az aktiválási kezelés révén a szénszál felületi szerkezete javítható a felületi érdesség növelése, az aktív funkcionális csoportok bevezetése és a felületi energia javítása érdekében, hogy javítsa a szénszál és a mátrix anyag közötti felületek közötti kötési szilárdságot, és alapozza meg az alapot. Kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező szénszálas kompozitok előállításához, a korrózióállóság, a hőstabilitás és a feldolgozási teljesítmény. A tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével úgy gondolják, hogy a szénszálas aktivációs technológia továbbra is innovációt és fejlődést fog folytatni, erősebb támogatást nyújtva a szénszálas kompozitok széles körű alkalmazásához.
Shanghai Oriisen Új Anyagtechnikai Co., Ltd
M: +86 1868376368 (szintén WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Cím: No.398 Új Green Road Xinbang Town Songjiang kerület, Sanghaj
A postai idő: szeptember-04-2024