Τροποποίηση ινών άνθρακα

I. Σκοπός Τροποποίησης Ανθρακονημάτων

Βελτίωση της συμβατότητας μεταξύανθρακονήματακαι η μήτρα: Ενίσχυση των μηχανικών ιδιοτήτων των σύνθετων υλικών και ενίσχυση της μηχανικής σύμπλεξης, της φυσικής πρόσφυσης και της χημικής σύνδεσης μεταξύ της επιφάνειας της ίνας και της μήτρας.

Βελτίωση της διεπιφανειακής συγκόλλησης: Κατά την κατασκευή, οι ίνες άνθρακα υφίστανται επεξεργασία ενανθράκωσης υψηλής θερμοκρασίας πάνω από 1000℃, με αποτέλεσμα μια λεία επιφάνεια χωρίς ενεργές λειτουργικές ομάδες. Αυτό οδηγεί σε επιφανειακή αδράνεια, κακή πρόσφυση στα πολυμερή και αδύναμη διεπιφανειακή συγκόλληση, επηρεάζοντας άμεσα τη διαστρωματική διατμητική αντοχή του σύνθετου υλικού.

Ενίσχυση της επιφανειακής δραστηριότητας: Αυτό επιτρέπει την αποτελεσματική μεταφορά φορτίου καταπόνησης μεταξύ της ίνας άνθρακα και του υλικού της μήτρας, αυξάνοντας έτσι την αξία του υλικού ινών σε βιομηχανικές εφαρμογές.

Βελτίωση των ιδιοτήτων των ινών: Αυτό περιλαμβάνει τη βελτίωση της αντίστασης στη θερμοκρασία και της αντίστασης στην οξείδωση, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με την εισαγωγή ιχνοποσοτήτων στοιχείων όπως P, B και Zn στην επιφάνεια της ίνας ή με επίστρωση με μεταλλικά ή μη μεταλλικά στρώματα.

II. Μηχανισμός Ανάλυση Τροποποίησης

1. Μηχανισμός Φυσικής Τροποποίησης: Η φυσική τροποποίηση των ινών άνθρακα επιτυγχάνει κυρίως τη διεπιφανειακή ενίσχυση αυξάνοντας την τραχύτητα της επιφάνειας και την ειδική επιφάνεια:

Αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας: Μέθοδοι όπως η οξείδωση σε αέρια φάση και η επεξεργασία πλάσματος μπορούν να αυξήσουν σημαντικά την τραχύτητα της επιφάνειας των ινών άνθρακα. "Η επεξεργασία πλάσματος αργού ατμοσφαιρικής πίεσης μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην επιφάνεια των ανθρακονημάτων κατά 22,5%, να μειώσει τη γωνία επαφής με το νερό σε 45,1° και να διατηρήσει την αντοχή εφελκυσμού στα 3,23 GPa μετά από 300 δευτερόλεπτα επεξεργασίας." Η δοκιμή AFM έδειξε ότι η τραχύτητα επιφάνειας (Ra) αυξήθηκε από 0,31 μm σε 0,47 μm.

Επιφανειακή χάραξη και ενεργοποίηση: Η επεξεργασία ηλεκτροχημικής οξείδωσης, μέσω μιας "συνδυασμένης διαδικασίας χάραξης οξείδωσης στρώμα-στρώματος και αλλαγών λειτουργικών ομάδων", δημιουργεί μικροπόρους και αυλακώσεις στην επιφάνεια των ανθρακονημάτων, αυξάνοντας το φαινόμενο μηχανικής αλληλασφάλισης.

Βελτίωση της μορφολογίας της επιφάνειας: "Η επεξεργασία πλάσματος απομακρύνει τους ρύπους μέσω φυσικού βομβαρδισμού και εισάγει ενεργές ομάδες υδροξυλίου/καρβοξυλίου, βελτιώνοντας σημαντικά τη διατμητική αντοχή του ενδιάμεσου στρώματος."

2. Μηχανισμός χημικής τροποποίησης

Η χημική τροποποίηση των ινών άνθρακα επιτυγχάνει κυρίως τη διεπιφανειακή ενίσχυση με την εισαγωγή ενεργών λειτουργικών ομάδων:

Εισαγωγή λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο: Η οξείδωση υγρής φάσης (χρησιμοποιώντας πυκνό νιτρικό οξύ, πυκνό θειικό οξύ, υπεροξείδιο του υδρογόνου κ.λπ. ως οξειδωτικά) και η ηλεκτροχημική οξείδωση μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τους τύπους και τον αριθμό των λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο (όπως ομάδες υδροξυλίου και καρβοξυλίου στην επιφάνεια). "Η ηλεκτρολυτική ποτενσιομετρική επεξεργασία μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην επιφάνεια των ανθρακονημάτων από 9,36% σε 18,04%, να μειώσει τη γωνία επαφής από 90,2° σε 62,4° και να αυξήσει τη διαστρωματική διατμητική αντοχή έως και 56%.

Σχηματισμός χημικού δεσμού: "Το DA ή η πολυντοπαμίνη (PDA) επιτυγχάνει κυρίως χημική τροποποίηση μοσχεύματος αντιδρώντας το -NH2 στο μόριο με τις -C=O και -COO- λειτουργικές ομάδες στην επιφάνεια της ίνας άνθρακα μέσω μιας αντίδρασης βάσης Schiff, σχηματίζοντας σταθερούς χημικούς δεσμούς στην επιφάνεια των ινών άνθρακα."

Αντίδραση Επιφανειακής Εμβολιασμού: Η μέθοδος επιφανειακής εμβολιασμού περιλαμβάνει "τοποθέτηση της ίνας άνθρακα σε μια ατμόσφαιρα ενεργών μονομερών, όπου, υπό τη δράση ενός εκκινητή, τα μονομερή αντιδρούν με τις ενεργές ομάδες ή τα ακραία άτομα άνθρακα στην ίνα."

Ειδική μέθοδος τροποποίησης: "Στο διάλυμα NH4HCO3, η επιφάνεια της ίνας υφίσταται κυρίως μια ηλεκτρολυτική αντίδραση απελευθέρωσης οξυγόνου του νερού και μια ηλεκτροχημική αντίδραση οξείδωσης ορισμένων ηλεκτροδραστικών ουσιών· η περιεκτικότητα των διαφόρων λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο στην επιφάνεια της ίνας αλλάζει συνεχώς με την επέκταση του χρόνου επεξεργασίας και η αντίδραση των ομάδων NH4 με τον μεγάλο αριθμό επιφανειακών ινών. ομάδες αμιδίου στην επιφάνεια των ινών». Τροποποίηση παράγοντα σύζευξης: «Ένας παράγοντας σύζευξης αμινοσιλανίου (KH550) χρησιμοποιήθηκε για την επεξεργασία της επιφάνειας των ινών άνθρακα, σχηματίζοντας ένα χημικά συνδεδεμένο στρώμα διεπαφής.

Μετά την τροποποίηση: ο αριθμός των ενεργών λειτουργικών ομάδων αυξήθηκε: η περιεκτικότητα σε O-C=O αυξήθηκε κατά 95,24%, και η περιεκτικότητα σε C=O αυξήθηκε κατά 508,45%, σχηματίζοντας περισσότερες θέσεις σύνδεσης ρητίνης."

III. Ολοκληρωμένη απόδοση των εφέ τροποποίησης

Μετά την τροποποίηση, η επιφανειακή πολικότητα των ινών άνθρακα βελτιώθηκε σημαντικά, η γωνία επαφής μειώθηκε και η διαβρεξιμότητα ενισχύθηκε, βελτιώνοντας έτσι αποτελεσματικά τις διεπιφανειακές ιδιότητες του σύνθετου υλικού. «Η τεχνολογία τροποποίησης επιφανειών ενισχύει την επιφανειακή δραστηριότητα των ινών άνθρακα, ενισχύει τις ιδιότητες διεπιφανείας μεταξύ των ινών άνθρακα και του υλικού της μήτρας και βελτιώνει την πρόσφυσή τους στη μήτρα».

Σε πρακτικές εφαρμογές, η διατμητική αντοχή μεταξύ των τροποποιημένων ινών άνθρακα και της μήτρας ρητίνης βελτιώθηκε σημαντικά. "Το IFSS των ινών άνθρακα τροποποιημένων με DA και της εποξειδικής ρητίνης E51 αυξήθηκε στα 65,32 MPa, αύξηση 47,35% σε σύγκριση με τις μη τροποποιημένες ίνες άνθρακα."

Συνοπτικά,ανθρακονήματαΗ τροποποίηση βελτιώνει αποτελεσματικά τις διεπιφανειακές ιδιότητες μεταξύ των ινών άνθρακα και της μήτρας τόσο μέσω φυσικών όσο και χημικών μηχανισμών, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά τη συνολική απόδοση του σύνθετου υλικού.

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότητασύνθετο από ανθρακονήματαπροϊόντα. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com