Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Kohlenstofffasern

Datum:2022-05-28 Quelle: Fiber Composites Durchsuchen: 5204

Kohlefaser hat eine hohe spezifische Festigkeit, einen hohen spezifischen Modul, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere hervorragende Eigenschaften, die in der Luft- und Raumfahrt, der Militärindustrie, Sportausrüstung und anderen Bereichen weit verbreitet sind. Kohlefaserverstärkte Polymerisation

Kohlefaser hat eine hohe spezifische Festigkeit, einen hohen spezifischen Modul, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere hervorragende Eigenschaften, die in der Luft- und Raumfahrt, der Militärindustrie, Sportausrüstung und anderen Bereichen weit verbreitet sind. Die mechanischen Eigenschaften von kohlefaserverstärkten Polymermatrix-Verbundwerkstoffen hängen weitgehend von den Grenzflächeneigenschaften zwischen Kohlefaser und Matrix ab. Die glatte Oberfläche von Kohlefaser, hohe emotionale Eigenschaften und wenige chemisch aktive funktionelle Gruppen führen jedoch zu einer schwachen Grenzflächenbindung zwischen Kohlefaser und Matrixharz, und die Grenzflächenphase ist oft das schwache Glied von Verbundwerkstoffen. Die Grenzflächenmikrostruktur von Kohlefaserverbundwerkstoffen steht in engem Zusammenhang mit den Grenzflächeneigenschaften. Die Oberflächenpolarität von Kohlefaser liegt letztendlich in der Oberflächenmorphologie von Kohlefaser und den Arten von chemischen funktionellen Gruppen. Sowohl die Erhöhung der aktiven Gruppen als auch die Erhöhung der Rauhigkeit der Kohlefaseroberfläche sind der Erhöhung der Oberflächenenergie der Kohlefaser förderlich. Die physikalischen Oberflächeneigenschaften von Kohlefasern umfassen hauptsächlich Oberflächenmorphologie, Oberflächenrillengröße und -verteilung, Oberflächenrauhigkeit, freie Oberflächenenergie und so weiter. In Bezug auf die Oberflächenmorphologie gibt es viele Poren, Rillen, Verunreinigungen und Kristalle auf der Oberfläche von Kohlenstofffasern, die einen großen Einfluss auf die Bindungseigenschaften von Verbundwerkstoffen haben. Die chemische Reaktivität der Kohlefaseroberfläche hängt eng mit der Konzentration aktiver Gruppen zusammen, und diese aktiven Gruppen sind hauptsächlich sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen wie leichte Gruppen, Spindelgruppen und Epoxygruppen. Die Anzahl der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Kohlefaser hängt von dem elektrochemischen Oberflächenbehandlungsverfahren und dem Grad oder der Temperatur der Faserkarbonisierung ab. Zum Beispiel wird die Säurebehandlung der Faser andere funktionelle Gruppen verleihen als die Alkalibehandlung, und für die gleichen Behandlungsbedingungen gilt: je höher die Karbonisierungstemperatur, desto weniger funktionelle Gruppen. Kohlefaser mit niedrigem Modul hat im Allgemeinen aufgrund ihres geringen Karbonisierungsgrades mehr funktionelle Gruppen, sodass sie bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen mit Epoxidmatrix mit der Epoxidgruppe reagiert, während die Reaktion des Kohlefasersystems mit hohem Modul vernachlässigt werden kann, und die Faser und das Harz haben hauptsächlich eine schwache Wechselwirkung. Viele Studien haben gezeigt, dass die Grenzflächeneigenschaften von Verbundwerkstoffen effektiv verbessert werden können, indem die Grenzflächenmikrostruktur von Verbundwerkstoffen durch Oberflächenmodifikation von Kohlenstofffasern modifiziert wird, was einer der Forschungsschwerpunkte auf dem Gebiet der Kohlenstofffaser-Verkleidungsmaterialien ist.