Spôsob povrchovej úpravy uhlíkových vlákien

Dátum:2022-05-28 Zdroj: Fibre Composites Prehľadávať: 5204

Uhlíkové vlákno má vysokú špecifickú pevnosť, vysoký špecifický modul, odolnosť proti únave, odolnosť proti korózii a ďalšie vynikajúce vlastnosti, široko používané v leteckom, vojenskom priemysle, športovom vybavení a iných oblastiach. Polymerizácia vystužená uhlíkovými vláknami

Uhlíkové vlákno má vysokú špecifickú pevnosť, vysoký špecifický modul, odolnosť proti únave, odolnosť proti korózii a ďalšie vynikajúce vlastnosti, široko používané v leteckom, vojenskom priemysle, športovom vybavení a iných oblastiach. Mechanické vlastnosti kompozitov s polymérnou matricou vystužených uhlíkovými vláknami do značnej miery závisia od vlastností rozhrania medzi uhlíkovými vláknami a matricou. Hladký povrch uhlíkových vlákien, vysoké emocionálne vlastnosti a málo chemicky aktívnych funkčných skupín však majú za následok slabé spojenie medzi uhlíkovými vláknami a matricovou živicou a fáza rozhrania je často slabým článkom kompozitných materiálov. Medzifázová mikroštruktúra kompozitov z uhlíkových vlákien úzko súvisí s medzifázovými vlastnosťami. Povrchová polarita uhlíkového vlákna v konečnom dôsledku spočíva v povrchovej morfológii uhlíkového vlákna a typoch chemických funkčných skupín. Zvýšenie aktívnych skupín a zvýšenie drsnosti povrchu uhlíkových vlákien vedú k zvýšeniu povrchovej energie uhlíkových vlákien. Fyzikálne vlastnosti povrchu uhlíkových vlákien zahŕňajú najmä morfológiu povrchu, veľkosť a distribúciu povrchových drážok, drsnosť povrchu, voľnú povrchovú energiu atď. Z hľadiska morfológie povrchu sa na povrchu uhlíkových vlákien nachádza množstvo pórov, rýh, nečistôt a kryštálov, ktoré majú veľký vplyv na spojovacie vlastnosti kompozitných materiálov. Chemická reaktivita povrchu uhlíkových vlákien úzko súvisí s koncentráciou aktívnych skupín a týmito aktívnymi skupinami sú hlavne funkčné skupiny obsahujúce kyslík, ako je ľahká skupina, vretenová skupina a epoxidová skupina. Počet funkčných skupín na povrchu uhlíkového vlákna závisí od spôsobu povrchovej elektrochemickej úpravy a od stupňa alebo teploty karbonizácie vlákna. Napríklad kyslé spracovanie poskytne vláknu iné funkčné skupiny ako alkalické spracovanie a pri rovnakých podmienkach spracovania platí, že čím vyššia je teplota karbonizácie, tým menej funkčných skupín. Uhlíkové vlákno s nízkym modulom má vo všeobecnosti viac funkčných skupín v dôsledku nízkeho stupňa karbonizácie, takže pri príprave kompozitov s epoxidovou matricou bude reagovať s epoxidovou skupinou, zatiaľ čo reakciu systému uhlíkových vlákien s vysokým modulom možno ignorovať a vlákno a živicu majú hlavne slabú interakciu. Mnohé štúdie ukázali, že vlastnosti rozhrania kompozitov možno efektívne zlepšiť modifikáciou mikroštruktúry rozhrania kompozitov povrchovou úpravou uhlíkových vlákien, čo je jedným z výskumných hotspotov v oblasti obkladových materiálov z uhlíkových vlákien.