Metoda površinske obdelave ogljikovih vlaken

Datum: 2022-05-28 Vir: Fiber Composites Prebrskaj: 5204

Ogljikova vlakna imajo visoko specifično trdnost, visok specifični modul, odpornost proti utrujenosti, odpornost proti koroziji in druge odlične lastnosti, ki se pogosto uporabljajo v vesoljski industriji, vojaški industriji, športni opremi in na drugih področjih. Polimerizacija, ojačana z ogljikovimi vlakni

Ogljikova vlakna imajo visoko specifično trdnost, visok specifični modul, odpornost proti utrujenosti, odpornost proti koroziji in druge odlične lastnosti, ki se pogosto uporabljajo v vesoljski industriji, vojaški industriji, športni opremi in na drugih področjih. Mehanske lastnosti kompozitov s polimerno matriko, ojačanih z ogljikovimi vlakni, so v veliki meri odvisne od lastnosti vmesnika med ogljikovimi vlakni in matriko. Vendar pa gladka površina ogljikovih vlaken, visoke čustvene lastnosti in malo kemično aktivnih funkcionalnih skupin povzročajo šibko vmesno vez med ogljikovimi vlakni in matrično smolo, vmesna faza pa je pogosto šibka povezava kompozitnih materialov. Medfazna mikrostruktura kompozitov iz ogljikovih vlaken je tesno povezana z medfaznimi lastnostmi. Površinska polarnost ogljikovih vlaken je v končni fazi odvisna od površinske morfologije ogljikovih vlaken in tipov kemičnih funkcionalnih skupin. Tako povečanje aktivnih skupin kot povečanje hrapavosti površine ogljikovih vlaken vodita k povečanju površinske energije ogljikovih vlaken. Površinske fizikalne lastnosti ogljikovih vlaken vključujejo predvsem površinsko morfologijo, velikost in porazdelitev površinskih utorov, površinsko hrapavost, površinsko prosto energijo in tako naprej. Kar zadeva površinsko morfologijo, je na površini ogljikovih vlaken veliko por, utorov, nečistoč in kristalov, ki imajo velik vpliv na vezne lastnosti kompozitnih materialov. Kemična reaktivnost površine ogljikovih vlaken je tesno povezana s koncentracijo aktivnih skupin, te aktivne skupine pa so predvsem funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, kot so svetlobna skupina, vretenasta skupina in epoksi skupina. Število funkcionalnih skupin na površini ogljikovih vlaken je odvisno od metode površinske elektrokemične obdelave in stopnje ali temperature karbonizacije vlaken. Na primer, kislinska obdelava bo dala vlaknom različne funkcionalne skupine kot alkalna obdelava, pri enakih pogojih obdelave pa je višja kot je temperatura karbonizacije, manj funkcionalnih skupin. Ogljikova vlakna z nizkim modulom imajo na splošno več funkcionalnih skupin zaradi svoje nizke stopnje karbonizacije, tako da bodo reagirala z epoksi skupino pri pripravi kompozitov z epoksi matriko, medtem ko lahko reakcijo sistema ogljikovih vlaken z visokim modulom prezremo, vlakna in smola pa imajo predvsem šibko interakcijo. Številne študije so pokazale, da je mogoče lastnosti vmesnika kompozitov učinkovito izboljšati s spreminjanjem mikrostrukture vmesnika kompozitov s površinsko modifikacijo ogljikovih vlaken, ki je eno od raziskovalnih žarišč na področju oblog iz ogljikovih vlaken.