В сегодняшнюю эпоху быстрого технологического прогресса композиты из углеродного волокна делают себе название в широком спектре полей из -за их превосходной производительности. От высококлассных применений в аэрокосмической промышленности до ежедневных потребностей спортивных товаров композиты углеродного волокна продемонстрировали большой потенциал. Однако для подготовки высокопроизводительных композитов углеродного волокна, активационной обработкиуглеродные волокнаэто важный шаг.
Поверхностная электронная микроскоп углеродного волокна изображение
Углеродное волокно, высокопроизводительный волокно, обладает много убедительных свойств. Он в основном состоит из углерода и имеет удлиненную нить. С точки зрения поверхностной структуры поверхность углеродного волокна относительно гладкая и имеет меньше активных функциональных групп. Это связано с тем, что во время приготовления углеродных волокон высокотемпературная карбонизация и другие обработки делают поверхность углеродных волокон более инертного состояния. Это свойство поверхности приводит к приготовлению композитов углеродного волокна.
Гладкая поверхность делает связь между углеродным волокном и материалом матрицы слабой. При приготовлении композитов матричному материалу трудно сформировать прочную связь на поверхностиуглеродное волокно, который влияет на общую производительность композитного материала. Во -вторых, отсутствие активных функциональных групп ограничивает химическую реакцию между углеродными волокнами и матричными материалами. Это заставляет межфазное соединение между двумя в основном полагаться на физические эффекты, такие как механическое внедрение и т. Д., Который часто не достаточно устойчив и подвержен отделению при воздействии внешних сил.
Схематическая диаграмма межслойного усиления ткани углеродного волокна с помощью углеродных нанотрубок
Чтобы решить эти проблемы, активационная обработка углеродных волокон становится необходимой. Активировануглеродные волокнапоказать значительные изменения в нескольких аспектах.
Обработка активации увеличивает шероховатость поверхности углеродных волокон. Благодаря химическому окислению, обработке плазмы и другими методами крошечные ямы и канавки могут быть запечатлены на поверхность углеродных волокон, что делает поверхность шероховатой. Эта грубая поверхность увеличивает площадь контакта между углеродным волокном и материалом подложки, что улучшает механическую связь между ними. Когда материал матрицы связан с углеродным волокном, он лучше встраивается в эти шероховатые структуры, образуя более сильную связь.
Активационная обработка может вводить изобилие реактивных функциональных групп на поверхности углеродного волокна. Эти функциональные группы могут химически реагировать с соответствующими функциональными группами в матричном материале с образованием химических связей. Например, обработка окисления может вводить гидроксильные группы, карбоксильные группы и другие функциональные группы на поверхности углеродных волокон, которые могут реагировать сэпоксидная смолагруппы в матрице смолы и так далее для формирования ковалентных связей. Сила этой химической связи намного выше, чем у физической связи, что значительно улучшает прочность на межфазной связи между углеродным волокном и материалом матрицы.
Поверхностная энергия активированного углеродного волокна также значительно увеличивается. Увеличение поверхностной энергии облегчает смачивание углеродного волокна матричным материалом, что облегчает распространение и проникновение материала матрицы на поверхности углеродного волокна. В процессе подготовки композитов материал матрицы может быть более равномерно распределен по углеродным волокнам, образуя более плотную структуру. Это не только улучшает механические свойства композитного материала, но также улучшает другие свои свойства, такие как коррозионное сопротивление и тепловая стабильность.
Активированные углеродные волокна имеют множество преимуществ для приготовления композитов углеродного волокна.
С точки зрения механических свойств, прочность на межфазной связи между активированнымуглеродные волокнаи матричный материал значительно улучшен, что позволяет композитам лучше переносить напряжения при подверженности внешним силам. Это означает, что механические свойства композитов, таких как прочность и модуль, значительно улучшены. Например, в аэрокосмическом поле, которое требует чрезвычайно высоких механических свойств, детали самолетов, изготовленные с активированными композитами из углеродного волокна, способны выдерживать большие полеты и повысить безопасность и надежность самолета. В области спортивных товаров, таких как велосипедные рамы, гольф -клубы и т. Д., Активированные композиты углеродного волокна могут обеспечить лучшую прочность и жесткость, одновременно снижая вес и улучшая опыт спортсменов.
С точки зрения коррозионной устойчивости, из -за введения реактивных функциональных групп на поверхности активированных углеродных волокон, эти функциональные группы могут образовывать более стабильную химическую связь с матричным материалом, тем самым улучшая коррозионную стойкость композитов. В некоторых суровых условиях окружающей среды, таких как морская среда, химическая промышленность и т. Д., АктивированныеКомпозиты углеродного волокнаможет лучше противостоять эрозии коррозийных среда и продлить срок службы. Это имеет большое значение для некоторых оборудования и структур, которые долгое время используются в суровых условиях.
С точки зрения тепловой стабильности, хорошее межфазное соединение между активированным углеродным волокном и материалом матрицы может улучшить тепловую стабильность композитов. В высокотемпературной среде композиты могут поддерживать лучшие механические свойства и размерную стабильность и менее подвержены деформации и повреждению. Это делает активированные композиты из углеродного волокна имеют широкие перспективы применения в высокотемпературных приложениях, таких как детали автомобильного двигателя и чашки горячего конца авиационного двигателя.
С точки зрения производительности обработки, активированные углеродные волокна имеют повышенную активность поверхности и лучшую совместимость с матричным материалом. Это облегчает матрицу материал проникать и лечить на поверхности углеродного волокна во время приготовления композитного материала, тем самым повышая эффективность обработки и качество продукта. В то же время, назначенность композитов с активированным углеродным волокном также повышается, что позволяет им настраивать для различных применений и удовлетворить различные сложные инженерные требования.
Следовательно, активационное лечениеуглеродные волокнаявляется ключевым звеном в приготовлении высокопроизводительных композитов углеродного волокна. Благодаря активационной обработке можно улучшить поверхностную структуру углеродного волокна, чтобы повысить шероховатость поверхности, ввести активные функциональные группы и улучшить поверхностную энергию, чтобы улучшить прочность на межфазную связь между углеродным волокном и материалом матрицы и закладывает основу Для приготовления композитов углеродного волокна с превосходными механическими свойствами, коррозионной стойкостью, тепловой стабильностью и производительности обработки. С постоянным прогрессом науки и техники считается, что технология активации углеродного волокна будет продолжать инновации и развиваться, обеспечивая более сильную поддержку широкому применению композитов углеродного волокна.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (также WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: № 398 Новая зеленая дорога Синьбанг Таун Сонджян, Шанхайский
Время публикации: сентябрь-04-2024