Μέθοδος επεξεργασίας επιφάνειας από ανθρακονήματα

Ημερομηνία:2022-05-28 Πηγή: Fiber Composites Περιήγηση: 5204

Οι ίνες άνθρακα έχουν υψηλή ειδική αντοχή, υψηλό ειδικό μέτρο, αντοχή στην κόπωση, αντοχή στη διάβρωση και άλλες εξαιρετικές ιδιότητες, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τη στρατιωτική βιομηχανία, τον αθλητικό εξοπλισμό και άλλους τομείς. Πολυμερισμός ενισχυμένος με ανθρακονήματα

Οι ίνες άνθρακα έχουν υψηλή ειδική αντοχή, υψηλό ειδικό μέτρο, αντοχή στην κόπωση, αντοχή στη διάβρωση και άλλες εξαιρετικές ιδιότητες, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τη στρατιωτική βιομηχανία, τον αθλητικό εξοπλισμό και άλλους τομείς. Οι μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων πολυμερών μήτρας ενισχυμένων με ανθρακονήματα εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητες διεπαφής μεταξύ ινών άνθρακα και μήτρας. Ωστόσο, η λεία επιφάνεια της ίνας άνθρακα, οι υψηλές συναισθηματικές ιδιότητες και οι λίγες χημικές δραστικές λειτουργικές ομάδες έχουν ως αποτέλεσμα αδύναμο δεσμό διεπαφής μεταξύ ανθρακονήματος και ρητίνης μήτρας και η φάση διεπαφής είναι συχνά ο αδύναμος κρίκος των σύνθετων υλικών. Η διεπιφανειακή μικροδομή των σύνθετων ινών άνθρακα σχετίζεται στενά με τις διεπιφανειακές ιδιότητες. Η επιφανειακή πολικότητα των ινών άνθρακα έγκειται τελικά στη μορφολογία της επιφάνειας των ινών άνθρακα και στους τύπους των χημικών λειτουργικών ομάδων. Τόσο η αύξηση των ενεργών ομάδων όσο και η αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας των ινών άνθρακα ευνοούν την αύξηση της επιφανειακής ενέργειας από ανθρακονήματα. Οι επιφανειακές φυσικές ιδιότητες των ινών άνθρακα περιλαμβάνουν κυρίως τη μορφολογία της επιφάνειας, το μέγεθος και την κατανομή της αυλάκωσης της επιφάνειας, την τραχύτητα της επιφάνειας, την ελεύθερη ενέργεια της επιφάνειας και ούτω καθεξής. Όσον αφορά τη μορφολογία της επιφάνειας, υπάρχουν πολλοί πόροι, αυλακώσεις, ακαθαρσίες και κρύσταλλοι στην επιφάνεια των ανθρακονημάτων, που έχουν μεγάλη επίδραση στις ιδιότητες συγκόλλησης των σύνθετων υλικών. Η χημική αντιδραστικότητα της επιφάνειας των ινών άνθρακα σχετίζεται στενά με τη συγκέντρωση των ενεργών ομάδων και αυτές οι δραστικές ομάδες είναι κυρίως λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο όπως η ελαφριά ομάδα, η ομάδα ατράκτου και η εποξειδική ομάδα. Ο αριθμός των λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια των ινών άνθρακα εξαρτάται από την επιφανειακή ηλεκτροχημική μέθοδο επεξεργασίας και τον βαθμό ή τη θερμοκρασία ανθρακοποίησης των ινών. Για παράδειγμα, η επεξεργασία με οξύ θα δώσει στις ίνες διαφορετικές λειτουργικές ομάδες από την επεξεργασία με αλκάλια, και για τις ίδιες συνθήκες επεξεργασίας, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία ενανθράκωσης, τόσο λιγότερες λειτουργικές ομάδες. Οι ίνες άνθρακα χαμηλού συντελεστή έχουν γενικά περισσότερες λειτουργικές ομάδες λόγω του χαμηλού βαθμού ενανθράκωσης, επομένως θα αντιδρούν με την εποξική ομάδα στην παρασκευή σύνθετων υλικών εποξειδικής μήτρας, ενώ η αντίδραση του συστήματος ινών άνθρακα υψηλού συντελεστή μπορεί να αγνοηθεί και η ίνα και η ρητίνη έχουν κυρίως ασθενή αλληλεπίδραση. Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι οι ιδιότητες διεπαφής των σύνθετων υλικών μπορούν να βελτιωθούν αποτελεσματικά τροποποιώντας τη μικροδομή της διεπαφής των σύνθετων υλικών με τροποποίηση επιφανειακής ίνας άνθρακα, που είναι ένα από τα ερευνητικά σημεία ενδιαφέροντος στον τομέα των υλικών επένδυσης από ανθρακονήματα.