Způsob povrchové úpravy uhlíkových vláken

Datum:2022-05-28 Zdroj: Fiber Composites Procházet: 5204

Uhlíkové vlákno má vysokou specifickou pevnost, vysoký specifický modul, odolnost proti únavě, odolnost proti korozi a další vynikající vlastnosti, široce používané v letectví, vojenském průmyslu, sportovním vybavení a dalších oborech. Polymerizace vyztužená uhlíkovými vlákny

Uhlíkové vlákno má vysokou specifickou pevnost, vysoký specifický modul, odolnost proti únavě, odolnost proti korozi a další vynikající vlastnosti, široce používané v letectví, vojenském průmyslu, sportovním vybavení a dalších oborech. Mechanické vlastnosti kompozitů s polymerní matricí vyztužených uhlíkovými vlákny do značné míry závisí na vlastnostech rozhraní mezi uhlíkovým vláknem a matricí. Hladký povrch uhlíkových vláken, vysoké emoční vlastnosti a málo chemicky aktivních funkčních skupin však vedou ke slabé vazbě rozhraní mezi uhlíkovým vláknem a matricovou pryskyřicí a fáze rozhraní je často slabým článkem kompozitních materiálů. Mezifázová mikrostruktura kompozitů z uhlíkových vláken úzce souvisí s mezifázovými vlastnostmi. Povrchová polarita uhlíkových vláken nakonec spočívá v povrchové morfologii uhlíkových vláken a typech chemických funkčních skupin. Jak zvýšení aktivních skupin, tak zvýšení drsnosti povrchu uhlíkových vláken přispívá ke zvýšení povrchové energie uhlíkových vláken. Fyzikální vlastnosti povrchu uhlíkových vláken zahrnují především morfologii povrchu, velikost a distribuci povrchových drážek, drsnost povrchu, povrchovou volnou energii a tak dále. Z hlediska morfologie povrchu je na povrchu uhlíkových vláken mnoho pórů, rýh, nečistot a krystalů, které mají velký vliv na pojivové vlastnosti kompozitních materiálů. Chemická reaktivita povrchu uhlíkových vláken úzce souvisí s koncentrací aktivních skupin a tyto aktivní skupiny jsou převážně funkční skupiny obsahující kyslík, jako je lehká skupina, vřetenová skupina a epoxidová skupina. Počet funkčních skupin na povrchu uhlíkového vlákna závisí na metodě povrchové elektrochemické úpravy a stupni nebo teplotě karbonizace vlákna. Například kyselé zpracování poskytne vláknu jiné funkční skupiny než alkalické zpracování a za stejných podmínek zpracování platí, že čím vyšší je teplota karbonizace, tím méně funkčních skupin. Uhlíkové vlákno s nízkým modulem má obecně více funkčních skupin kvůli nízkému stupni karbonizace, takže bude reagovat s epoxidovou skupinou při přípravě kompozitů s epoxidovou matricí, zatímco reakci systému uhlíkových vláken s vysokým modulem lze ignorovat a vlákno a pryskyřice mají hlavně slabou interakci. Mnoho studií prokázalo, že vlastnosti rozhraní kompozitů lze účinně zlepšit úpravou mikrostruktury rozhraní kompozitů povrchovou úpravou uhlíkových vláken, což je jedno z ohnisků výzkumu v oblasti povlakových materiálů z uhlíkových vláken.