W dzisiejszej epoce szybkiego postępu technologicznego kompozyty z włókna węglowego nadają sobie markę w szerokim zakresie pól ze względu na ich doskonałą wydajność. Od wysokiej klasy zastosowań w lotach lotniczych po codzienne potrzeby towarów sportowych, kompozyty z włókna węglowego wykazały duży potencjał. Jednak w celu przygotowania wysokowydajnych kompozytów z włókna węglowego, obróbka aktywacjiWłókna węglowejest kluczowym krokiem.
Obraz mikroskopu elektronowego z włókna węglowego
Włókno węglowe, wysokowydajny materiał z włókien, ma wiele atrakcyjnych właściwości. Składa się głównie z węgla i ma wydłużoną strukturę filamentową. Z punktu widzenia struktury powierzchni powierzchnia włókna węglowego jest stosunkowo gładka i ma mniej aktywnych grup funkcjonalnych. Wynika to z faktu, że podczas przygotowywania włókien węglowych, karbonizacji w wysokiej temperaturze i innych obróbki sprawiają, że powierzchnia włókien węglowych stanowi stan bardziej obojętny. Ta właściwość powierzchniowa wnosi szereg wyzwań w przygotowaniu kompozytów z włókna węglowego.
Gładka powierzchnia sprawia, że wiązanie między włóknem węglowym a materiałem macierzy jest słabe. W przygotowaniu kompozytów trudno jest materiałem matrycy utworzyć silne wiązanie na powierzchniwłókno węglowe, co wpływa na ogólną wydajność materiału kompozytowego. Po drugie, brak aktywnych grup funkcjonalnych ogranicza reakcję chemiczną między włóknami węglowymi i materiałami macierzy. To sprawia, że wiązanie międzyfazowe między nimi opiera się głównie na skutkach fizycznych, takich jak osadzanie mechaniczne itp., Które często nie jest wystarczająco stabilne i jest podatne na separację, gdy jest poddawane siłom zewnętrznym.
Schematyczny schemat wzmocnienia międzywarstwowych tkaniny z włókna węglowego przez nanorurki węglowe
Aby rozwiązać te problemy, konieczne staje się obróbka aktywacji włókien węglowych. AktywowanyWłókna węglowepokazują znaczące zmiany w kilku aspektach.
Obróbka aktywacyjna zwiększa chropowatość powierzchni włókien węglowych. Poprzez chemiczne utlenianie, obróbkę w osoczu i inne metody, małe doły i rowki można wytrawić na powierzchni włókien węglowych, dzięki czemu powierzchnia jest szorstka. Ta szorstka powierzchnia zwiększa powierzchnię kontaktu między włóknem węglowym a materiałem podłoża, co poprawia wiązanie mechaniczne między nimi. Gdy materiał matrycy jest związany z włóknem węglowym, lepiej jest w stanie wrzucić się w te szorstkie struktury, tworząc silniejsze wiązanie.
Obróbka aktywacyjna może wprowadzić obfitość reaktywnych grup funkcjonalnych na powierzchni włókna węglowego. Te grupy funkcjonalne mogą reagować chemicznie z odpowiednimi grupami funkcjonalnymi w materiale matrycy, tworząc wiązania chemiczne. Na przykład obróbka utleniania może wprowadzić grupy hydroksylowe, grupy karboksylowe i inne grupy funkcjonalne na powierzchni włókien węglowych, które mogą reagować zEpoksydgrupy w matrycy żywicy itd., tworzą kowalencyjne wiązania. Siła tego wiązania chemicznego jest znacznie wyższa niż w przypadku fizycznego wiązania, co znacznie poprawia siłę wiązania międzyfazowego między włóknem węglowym a materiałem macierzy.
Energia powierzchniowa włókna węglowego aktywnego również znacznie wzrasta. Wzrost energii powierzchniowej ułatwia zwilżanie włókna węglowego materiałem macierzy, ułatwiając w ten sposób rozprzestrzenianie się i penetrację materiału matrycy na powierzchni włókna węglowego. W procesie przygotowywania kompozytów materiał macierzy można bardziej równomiernie rozmieścić wokół włókien węglowych, tworząc gęstszą strukturę. To nie tylko poprawia właściwości mechaniczne materiału kompozytowego, ale także poprawia inne jego właściwości, takie jak odporność na korozję i stabilność termiczna.
Włókna węglowe mają wiele zalet przygotowania kompozytów z włókna węglowego.
Pod względem właściwości mechanicznych siła wiązania międzyfazowego między aktywowanymWłókna węgloweA materiał matrycy został znacznie ulepszony, co umożliwia kompozytom lepsze przenoszenie naprężeń, gdy są poddawane siłom zewnętrznym. Oznacza to, że właściwości mechaniczne kompozytów, takie jak wytrzymałość i moduł, są znacznie ulepszone. Na przykład w polu lotniczym, które wymaga wyjątkowo wysokich właściwości mechanicznych, części samolotów wykonane z kompozytów z włókna węglowego aktywnego są w stanie wytrzymać większe obciążenia lotu i poprawić bezpieczeństwo i niezawodność samolotu. W dziedzinie artykułów sportowych, takich jak ramy rowerowe, kluby golfowe itp., Kompozyty z włókna węglowego aktywne mogą zapewnić lepszą siłę i sztywność, jednocześnie zmniejszając wagę i poprawę wrażeń sportowców.
Pod względem odporności na korozję, ze względu na wprowadzenie reaktywnych grup funkcjonalnych na powierzchni aktywnych włókien węglowych, te grupy funkcjonalne mogą tworzyć bardziej stabilne wiązanie chemiczne z materiałem macierzy, poprawiając w ten sposób oporność korozji kompozytów. W niektórych trudnych warunkach środowiskowych, takich jak środowisko morskie, przemysł chemiczny itp., AktywowaneKompozyty z włókna węglowegoMoże lepiej oprzeć się erozji korozyjnych mediów i przedłużyć żywotność usług. Ma to ogromne znaczenie dla niektórych urządzeń i konstrukcji, które są używane w trudnych środowiskach przez długi czas.
Pod względem stabilności termicznej dobre wiązanie międzyfazowe między włóknem węglowym i materiałem macierzy może poprawić stabilność termiczną kompozytów. W środowisku wysokiej temperatury kompozyty mogą utrzymywać lepsze właściwości mechaniczne i stabilność wymiarową i są mniej podatne na deformację i uszkodzenie. To sprawia, że kompozyty z włókna węglowego aktywowane mają szerokie perspektywy zastosowań w aplikacjach o wysokiej temperaturze, takich jak części motoryzacyjne i częściowe części silnika lotniczego.
Pod względem wydajności przetwarzania włókna węglowe aktywne mają zwiększoną aktywność powierzchni i lepszą zgodność z materiałem macierzy. Ułatwia to materiałem matrycy infiltrować i leczyć powierzchnię włókna węglowego podczas przygotowywania materiału kompozytowego, poprawiając w ten sposób wydajność przetwarzania i jakość produktu. Jednocześnie wzmocniono także projektowanie kompozytów z włókna węglowego, umożliwiając dostosowanie ich do różnych aplikacji i spełnienie różnych złożonych wymagań inżynierskich.
Dlatego leczenie aktywacjiWłókna węglowejest kluczowym ogniwem w przygotowaniu wysokowydajnych kompozytów z włókna węglowego. Dzięki obróbce aktywacji struktura powierzchniowego włókna węglowego można poprawić, aby zwiększyć chropowatość powierzchni, wprowadzić aktywne grupy funkcjonalne i poprawić energię powierzchniową, aby poprawić wytrzymałość wiązania międzyfazowego między włóknem węglowym i materiałem macierzy oraz położyć podkład podkładowy Do przygotowania kompozytów z włókna węglowego o doskonałych właściwościach mechanicznych, odporności na korozję, stabilność termiczną i wydajność przetwarzania. Dzięki ciągłemu postępowi nauki i technologii uważa się, że technologia aktywacji włókien węglowych będzie nadal wprowadzać innowacje i rozwijać, zapewniając silniejsze wsparcie dla szerokiego zastosowania kompozytów z włókna węglowego.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (także WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: nr 398 New Green Road Xinbang Town District, Szanghaj
Czas po: 04-2024 września