V dnešnej dobe rýchleho technologického pokroku sa kompozity uhlíkových vlákien pomenujú v širokej škále polí kvôli ich vynikajúcemu výkonu. Od špičkových aplikácií v leteckom priestranstve až po denné potreby športového tovaru preukázali veľký potenciál kompozity uhlíkových vlákien. Avšak na prípravu vysokovýkonných kompozitov z uhlíkových vlákien, aktivačná liečbauhlíkové vláknaje rozhodujúci krok.
Obrázok elektrónového mikroskopu z uhlíkových vlákien
Uhlíkové vlákna, vysokovýkonný materiál vlákniny, má veľa presvedčivých vlastností. Skladá sa hlavne z uhlíka a má predĺženú vláknitú štruktúru. Z hľadiska povrchovej štruktúry je povrch uhlíkových vlákien relatívne hladký a má menej aktívnych funkčných skupín. Dôvodom je skutočnosť, že počas prípravy uhlíkových vlákien spôsobujú karbonizáciu s vysokou teplotou a ďalšie ošetrenia povrchu uhlíkových vlákien predstavujú inertnejší stav. Táto povrchová vlastnosť prináša na prípravu kompozitov z uhlíkových vlákien sériu výziev.
Hladký povrch je spojka medzi uhlíkovými vláknami a matricovým materiálom slabá. Pri príprave kompozitov je ťažké, aby maticový materiál vytvoril silnú väzbu na povrchuuhlíkové vlákno, čo ovplyvňuje celkový výkon kompozitného materiálu. Po druhé, nedostatok aktívnych funkčných skupín obmedzuje chemickú reakciu medzi uhlíkovými vláknami a matricovými materiálmi. Vďaka tomu je medzifázové spojenie medzi týmito dvoma spoliehaním hlavne na fyzikálne účinky, ako je mechanické vloženie atď., Ktoré často nie sú dostatočne stabilné a je náchylné na oddelenie, keď sú vystavené vonkajším silám.
Schematický diagram medzivrstvy zosilnenia tkaniny uhlíkových vlákien pomocou uhlíkových nanotrubíc
Aby sa tieto problémy vyriešili, je potrebné aktivačné spracovanie uhlíkových vlákien. Aktivovanýuhlíkové vláknaVykazujte významné zmeny v niekoľkých aspektoch.
Aktivačné ošetrenie zvyšuje drsnosť povrchu uhlíkových vlákien. Prostredníctvom chemickej oxidácie, plazmového ošetrenia a iných metód sa drobné jamy a drážky môžu vylepšiť na povrch uhlíkových vlákien, čím sa povrch zvyšuje. Tento drsný povrch zvyšuje kontaktnú plochu medzi uhlíkovými vláknami a substrátovým materiálom, čo zlepšuje mechanickú väzbu medzi nimi. Keď je maticový materiál viazaný na uhlíkové vlákno, je lepšie vložiť do týchto drsných štruktúr, čím sa vytvára silnejšia väzba.
Aktivačné ošetrenie môže na povrchu uhlíkových vlákien zaviesť množstvo reaktívnych funkčných skupín. Tieto funkčné skupiny môžu chemicky reagovať so zodpovedajúcimi funkčnými skupinami v matricovom materiáli za vzniku chemických väzieb. Napríklad oxidácia môže zaviesť hydroxylové skupiny, karboxylové skupiny a ďalšie funkčné skupiny na povrchu uhlíkových vlákien, ktoré môžu reagovať sepoxidSkupiny v živicej matrici atď. Za vzniku kovalentných väzieb. Sila tejto chemickej väzby je omnoho vyššia ako sila fyzikálnej väzby, čo výrazne zlepšuje pevnosť medzifázovej väzby medzi uhlíkovými vláknami a matricovým materiálom.
Povrchová energia aktívneho uhlíkového vlákna sa tiež výrazne zvyšuje. Zvýšenie povrchovej energie uľahčuje uhlíkové vlákno navlhčenie matricovým materiálom, čím uľahčuje šírenie a penetráciu matricového materiálu na povrch uhlíkového vlákna. V procese prípravy kompozitov môže byť maticový materiál rovnomernejšie rozložený okolo uhlíkových vlákien, aby sa vytvorila hustejšia štruktúra. To nielen zlepšuje mechanické vlastnosti kompozitného materiálu, ale tiež zlepšuje jeho ďalšie vlastnosti, ako je odolnosť proti korózii a tepelná stabilita.
Aktívne uhlíkové vlákna majú viac výhod pre prípravu kompozitov z uhlíkových vlákien.
Pokiaľ ide o mechanické vlastnosti, medzifázová väzba medzi aktivovanýmiuhlíkové vláknaA maticový materiál sa výrazne vylepšuje, čo umožňuje kompozitom lepšie prenosové napätia, keď sú vystavené vonkajším silám. To znamená, že mechanické vlastnosti kompozitov, ako je pevnosť a modul, sa výrazne zlepšia. Napríklad v leteckom poli, ktoré vyžaduje extrémne vysoké mechanické vlastnosti, sú časti lietadiel vyrobené z aktívnych kompozitov z uhlíkových vlákien schopné vydržať väčšie letové zaťaženie a zlepšiť bezpečnosť a spoľahlivosť lietadla. V oblasti športového tovaru, ako sú bicykle, golfové kluby atď., Môže aktívne kompozity uhlíkových vlákien poskytnúť lepšiu pevnosť a stuhnutosť, pričom znižuje hmotnosť a zlepšuje zážitok športovcov.
Pokiaľ ide o odolnosť proti korózii, v dôsledku zavedenia reaktívnych funkčných skupín na povrchu aktívnych uhlíkových vlákien môžu tieto funkčné skupiny tvoriť stabilnejšiu chemickú väzbu s matricovým materiálom, čím sa zlepší korózna rezistencia kompozitov. V niektorých tvrdých podmienkach prostredia, ako je morské prostredie, chemický priemysel atď., Aktivovanýkompozity z uhlíkových vlákienmôže lepšie odolať erózii korozívnych médií a rozšíriť životnosť. To má veľký význam pre niektoré vybavenie a štruktúry, ktoré sa používajú v tvrdých prostrediach po dlhú dobu.
Pokiaľ ide o tepelnú stabilitu, dobré medzifázové väzby medzi aktívnym uhlím a matricovým materiálom môže zlepšiť tepelnú stabilitu kompozitov. V prostredí s vysokou teplotou môžu kompozity udržiavať lepšie mechanické vlastnosti a rozmerovú stabilitu a sú menej náchylné na deformáciu a poškodenie. Vďaka tomu sú kompozity aktívne uhlíkové vlákna široké vyhliadky na aplikáciu vo vysokoteplotných aplikáciách, ako sú časti automobilových častí a leteckých koncových častí motora.
Pokiaľ ide o výkon spracovania, aktívne uhlíkové vlákna majú zvýšenú povrchovú aktivitu a lepšiu kompatibilitu s matricovým materiálom. To uľahčuje matricový materiál infiltrovať a vyliečiť na povrchu uhlíkových vlákien počas prípravy kompozitného materiálu, čím sa zlepšuje účinnosť spracovania a kvalita produktu. Zároveň sa vylepšuje aj určovateľnosť aktívnych kompozitov uhlíkových vlákien, čo im umožňuje prispôsobiť sa pre rôzne aplikácie a spĺňať rôzne komplexné inžinierske požiadavky.
Preto aktivačná liečbauhlíkové vláknaje kľúčovým spojením pri príprave vysokovýkonných kompozitov uhlíkových vlákien. Prostredníctvom aktivačného ošetrenia sa môže zlepšiť povrchová štruktúra uhlíkových vlákien, aby sa zvýšila drsnosť povrchu, zaviedla aktívne funkčné skupiny a zlepšila povrchovú energiu, aby sa zlepšila pevnosť medzifázovej väzby medzi uhlíkovými vláknami a matricovým materiálom a položila základ pre prípravu kompozitov z uhlíkových vlákien s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, termálnou stabilitou a výkonom spracovania. S neustálym pokrokom v oblasti vedy a technológie sa verí, že technológia aktivácie uhlíkových vlákien bude naďalej inovovať a vyvíjať, čím bude silnejšia podpora pre širokú aplikáciu kompozitov uhlíkových vlákien.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (tiež WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: č. 398 New Green Road Xinbang Town District Songjiang, Šanghaj
Čas príspevku: sep-04-2024