I dagens epoke med rask teknologisk fremgang, gir karbonfiberkompositter et navn for seg selv i et bredt spekter av felt på grunn av deres overlegne ytelse. Fra high-end applikasjoner i romfart til de daglige behovene til sportsutstyr, har karbonfiberkompositter vist stort potensiale. For å fremstille høyytelses karbonfiberkompositter, aktivering av behandling avkarbonfibreer et avgjørende skritt.
Karbonfiberoverflateelektronmikroskopbilde
Karbonfiber, et fibermateriale med høy ytelse, har mange overbevisende egenskaper. Den er hovedsakelig sammensatt av karbon og har en langstrakt filamentær struktur. Fra overflatestrukturens synspunkt er overflaten av karbonfiber relativt jevn og har færre aktive funksjonelle grupper. Dette skyldes det faktum at under fremstilling av karbonfibre, karbonisering av høy temperatur og andre behandlinger gjør overflaten til karbonfibre til å presentere en mer inert tilstand. Denne overflateegenskapen bringer en serie utfordringer til fremstilling av karbonfiberkompositter.
Den glatte overflaten gjør bindingen mellom karbonfiber og matriksmateriale svakt. Ved utarbeidelse av kompositter er det vanskelig for matriksmaterialet å danne en sterk binding på overflaten avkarbonfiber, som påvirker den generelle ytelsen til det sammensatte materialet. For det andre begrenser mangelen på aktive funksjonelle grupper den kjemiske reaksjonen mellom karbonfibre og matriksmaterialer. Dette gjør at grensesnittbindingen mellom de to hovedsakelig er avhengige av fysiske effekter, for eksempel mekanisk innebygging, etc., som ofte ikke er stabil nok og er utsatt for separasjon når de utsettes for ytre krefter.
Skjematisk diagram over mellomlagsforsterkning av karbonfiberduk av karbon nanorør
For å løse disse problemene blir aktiveringsbehandling av karbonfibre nødvendig. AktivertkarbonfibreVis betydelige endringer i flere aspekter.
Aktiveringsbehandling øker overflatens ruhet på karbonfibre. Gjennom kjemisk oksidasjon, plasmabehandling og andre metoder, kan bittesmå groper og spor etses inn i overflaten av karbonfibre, noe som gjør overflaten grov. Denne grove overflaten øker kontaktområdet mellom karbonfiberen og underlagsmaterialet, noe som forbedrer den mekaniske bindingen mellom de to. Når matriksmaterialet er bundet til karbonfiberen, er det bedre i stand til å legge seg inn i disse grove strukturene, og danner en sterkere binding.
Aktiveringsbehandlingen kan introdusere en overflod av reaktive funksjonelle grupper på overflaten av karbonfiberen. Disse funksjonelle gruppene kan reagere kjemisk med de tilsvarende funksjonelle gruppene i matriksmaterialet for å danne kjemiske bindinger. For eksempel kan oksidasjonsbehandling introdusere hydroksylgrupper, karboksylgrupper og andre funksjonelle grupper på overflaten av karbonfibre, som kan reagere medepoksygrupper i harpiksmatrisen og så videre for å danne kovalente bindinger. Styrken til denne kjemiske bindingen er mye høyere enn fysisk binding, noe som forbedrer grensesnittbindingsstyrken mellom karbonfiberen og matriksmaterialet.
Overflateenergien til den aktiverte karbonfiberen øker også betydelig. Økningen i overflateenergi gjør det lettere for karbonfiberen å bli fuktet av matriksmaterialet, og dermed lette spredningen og penetrasjonen av matriksmaterialet på overflaten av karbonfiberen. I prosessen med å fremstille kompositter, kan matriksmaterialet være jevnere fordelt rundt karbonfibrene for å danne en mer tett struktur. Dette forbedrer ikke bare de mekaniske egenskapene til det sammensatte materialet, men forbedrer også de andre egenskapene, for eksempel korrosjonsmotstand og termisk stabilitet.
Aktiverte karbonfibre har flere fordeler for fremstilling av karbonfiberkompositter.
Når det gjelder mekaniske egenskaper, er grensesnittbindingsstyrken mellom den aktivertekarbonfibreOg matriksmaterialet er kraftig forbedret, noe som gjør det mulig for komposittene å bedre overføre belastninger når de utsettes for ytre krefter. Dette betyr at de mekaniske egenskapene til kompositter som styrke og modul er betydelig forbedret. For eksempel, i luftfartsfeltet, som krever ekstremt høye mekaniske egenskaper, er flydeler laget med aktiverte karbonfiberkompositter i stand til å tåle større flybelastninger og forbedre flyets sikkerhet og pålitelighet. Innen sportslige varer, som sykkelrammer, golfklubber, etc., kan aktiverte karbonfiberkompositter gi bedre styrke og stivhet, samtidig som du reduserer vekten og forbedrer utøverenes opplevelse.
Når det gjelder korrosjonsresistens, på grunn av introduksjonen av reaktive funksjonelle grupper på overflaten av aktiverte karbonfibre, kan disse funksjonelle gruppene danne mer stabil kjemisk binding med matriksmaterialet, og dermed forbedre komposittens korrosjonsmotstand. I noen tøffe miljøforhold, for eksempel det marine miljøet, kjemisk industri osv., AktivertKarbonfiberkompositterKan bedre motstå erosjonen av etsende medier og forlenge levetiden. Dette er av stor betydning for noe utstyr og strukturer som brukes i tøffe miljøer i lang tid.
Når det gjelder termisk stabilitet, kan god grensesnittbinding mellom aktivert karbonfiber og matriksmateriale forbedre den termiske stabiliteten til kompositter. Under miljøet med høy temperatur kan komposittene opprettholde bedre mekaniske egenskaper og dimensjonsstabilitet, og er mindre utsatt for deformasjon og skade. Dette gjør at de aktiverte karbonfiberkomposittene har brede applikasjonsutsikter i applikasjoner med høy temperatur, for eksempel bildeler og luftfartsmotorens varme endedeler.
Når det gjelder prosesseringsytelse, har de aktiverte karbonfibrene økt overflateaktivitet og bedre kompatibilitet med matriksmaterialet. Dette gjør det lettere for matriksmaterialet å infiltrere og kurere på overflaten av karbonfiberen under fremstillingen av det sammensatte materialet, og dermed forbedre prosesseringseffektiviteten og produktkvaliteten. Samtidig forbedres også designbarheten til de aktiverte karbonfiberkomposittene, slik at de kan tilpasses for forskjellige applikasjoner og for å oppfylle en rekke komplekse ingeniørkrav.
Derfor aktivering av behandling avkarbonfibreer en nøkkelkobling i utarbeidelsen av karbonfiberkompositter med høy ytelse. Gjennom aktiveringsbehandlingen kan overflatestrukturen til karbonfiber forbedres for å øke overflatens ruhet, introdusere aktive funksjonelle grupper og forbedre overflateenergien, for å forbedre grensesnittbindingsstyrken mellom karbonfiber og matriksmateriale, og legge grunnlaget for fremstilling av karbonfiberkompositter med utmerket mekanisk egenskap, korrosjonsmotstand, termal stasjon og prosessering. Med kontinuerlig fremgang av vitenskap og teknologi antas det at aktiveringsteknologi for karbonfiber vil fortsette å innovere og utvikle seg, og gi sterkere støtte for bred anvendelse av karbonfiberkompositter.
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
Post Time: SEP-04-2024