炭素繊維の表面処理方法

日付:2022-05-28 出典: 繊維複合材 閲覧: 5204

炭素繊維は、高い比強度、高い比弾性率、耐疲労性、耐腐食性などの優れた特性を備えており、航空宇宙、軍事産業、スポーツ用品などの分野で広く使用されています。炭素繊維強化重合

炭素繊維は、高い比強度、高い比弾性率、耐疲労性、耐腐食性などの優れた特性を備えており、航空宇宙、軍事産業、スポーツ用品などの分野で広く使用されています。炭素繊維強化ポリマー マトリックス複合材料の機械的特性は、炭素繊維とマトリックス間の界面特性に大きく依存します。ただし、炭素繊維の滑らかな表面、高い感情特性、および化学活性官能基が少ないため、炭素繊維とマトリックス樹脂の間の界面結合が弱くなり、界面相はしばしば複合材料の弱いリンクになります。炭素繊維複合材料の界面微細構造は、界面特性と密接に関連しています。炭素繊維の表面極性は、最終的に炭素繊維の表面形態と化学官能基の種類にあります。活性基の増加と炭素繊維表面の粗さの増加の両方が、炭素繊維の表面エネルギーの増加を助長します。炭素繊維の表面物理特性には、主に表面形態、表面溝のサイズと分布、表面粗さ、表面自由エネルギーなどが含まれます。表面形態に関しては、炭素繊維の表面には多くの細孔、溝、不純物、結晶があり、複合材料の結合特性に大きな影響を与えます。炭素繊維表面の化学反応性は活性基の濃度と密接に関係しており、これらの活性基は主に軽基、紡錘基、エポキシ基などの酸素含有官能基です。炭素繊維の表面の官能基の数は、表面の電気化学処理方法と繊維の炭化の程度または温度に依存します。例えば、酸処理はアルカリ処理とは異なる官能基を繊維に与え、同じ処理条件では、炭化温度が高いほど官能基は少なくなります。低モジュラス炭素繊維は、一般に炭化度が低いため、より多くの官能基を持っているため、エポキシマトリックス複合材料の調製でエポキシ基と反応しますが、高モジュラス炭素繊維システムの反応は無視でき、繊維と樹脂主に相互作用が弱い。多くの研究により、炭素繊維の表面改質によって複合材料の界面微細構造を変更することにより、複合材料の界面特性を効果的に改善できることが示されています。これは、炭素繊維クラッド材料の分野における研究のホットスポットの1つです。