5 أنواع رئيسية من طرق تعديل السطح لألياف الكربون

تم استخدام ألياف الكربون (CF)، كنوع جديد من المواد المركبة المعززة، على نطاق واسع في مختلف الصناعات وقد جذبت الكثير من الاهتمام. ومع ذلك، فإن سطح التليف الكيسي أملس نسبيًا ولا يحتوي على مجموعات نشطة. سطح الألياف خامل كيميائيًا، وبالتالي فإن الألياف لديها محبة للماء ضعيفة والتصاق ضعيف بالمصفوفة، ومن السهل أن تسقط. ولذلك، فمن الضروري تحسين الواجهة بين CF وتعزيز المصفوفة.

حتى الآن، تشمل طرق تعديل السطح الشائعة لألياف الكربون بشكل أساسي تعديل الطلاء، وتعديل التطعيم السطحي، وتعديل الأكسدة، وتعديل البلازما، وتعديل المفاصل، ومن بينها معالجة الأكسدة ومعالجة التطعيم السطحي الأكثر شيوعًا. طُرق. تعمل طرق التعديل هذه على تحسين قابلية بلل الألياف، والترابط الكيميائي، والتشابك الميكانيكي مع المصفوفة لتشكيل طبقة انتقالية، وتعزيز انتقال الضغط الموحد، وتقليل تركيز الإجهاد.

سطح ألياف الكربون أملس، ويحتوي على عدد قليل من المجموعات النشطة، ولا يلتصق بقوة بالمصفوفة. في التطبيقات العادية، من الضروري تحسين معدل الالتصاق. تتمثل إحدى الطرق في خشونة سطح ألياف الكربون الأملس من خلال التأثيرات الفيزيائية، وإنشاء أخاديد أو ثقوب صغيرة لزيادة مساحة التلامس مع مادة المصفوفة. يمكن ملء البوليمرات أو الجسيمات النانوية في الألياف. في الأخاديد الموجودة على السطح، يمكن ربط الألياف والبوليمر معًا ميكانيكيًا من خلال الشكل الخشن لسطح الألياف بعد المعالجة، مما يؤدي إلى تأثير تشابك ميكانيكي واضح بين الألياف والمصفوفة، وهو أمر مفيد لتحسين قوة الواجهة.

1. تعديل الطلاء

يمكن أن يغطي تعديل طلاء ألياف الكربون مجموعة متنوعة من المواد، مثل الأملاح المعدنية والسبائك المعدنية والمواد النانوية الكربونية وما إلى ذلك، من خلال الرش والترسيب الفيزيائي أو الكيميائي والبوليمرات وطرق سول جل وعمليات الطلاء. بعد الطلاء، يكون لسطح CFs خصائص مختلفة.

2. التطعيم السطحي

إن التطعيم السطحي بألياف الكربون هو طريقة لتعديل مركبات الكربون الكلورية فلورية تمت دراستها على نطاق واسع من الأسفل إلى الأعلى. بالمقارنة مع طرق الأكسدة والطلاء السطحي، فإن تطعيم السطح يمكن أن يمنح البوليمر المطعم التصاقًا أفضل بسطح CF. من خلال الإشعاع أو التفاعل الكيميائي، يتم تشغيل تفاعل التطعيم على سطح مركبات الكربون الكلورية فلورية، ويتم إدخال البوليمرات ذات المجموعات الوظيفية على سطح مركبات الكربون الكلورية فلورية، مما يحسن قوة الواجهة للمادة المركبة.

3. علاج الأكسدة

معالجة أكسدة ألياف الكربون هي طريقة تعديل بسيطة لا تزيد فقط من توزيع المسام وحجم المسام على سطح CF، ولكنها تقدم أيضًا تركيزات مختلفة من المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين، والتي لها تأثير كبير على التصاق واجهة المواد وكفاءة التثبيت ( أي). تأثير.

4. العلاج بالبلازما

تعتبر المعالجة بالبلازما من طرق العلاج البارزة والناجحة لمجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك المواد الكربونية. يتم استخدام بلازما ذات طاقة عالية كافية لضرب سطح CF، مما يتسبب في كسر الروابط الكيميائية وإعادة تنظيمها على السطح، وبالتالي تحسين بنية السطح وأداء ألياف الكربون لتحقيق التصاق جيد بين CF ومادة المصفوفة. يتميز العلاج بالبلازما بمزايا التشغيل البسيط والكفاءة العالية والحماية الخضراء والبيئية.

5. التعديل المشترك

طرق التعديل الفردية المذكورة أعلاه بها عيوب أكثر أو أقل. على سبيل المثال، يحتوي CF المعدل بالطلاء على التصاق منخفض بين الطلاء وCF، ويتطلب استخدام المذيبات أثناء عملية التصنيع، وله كفاءة تحضير منخفضة، ويصعب إنتاجه بشكل مستمر؛ الاستثمار في معدات معالجة البلازما باهظ الثمن؛ في الأكسدة الكيميائية الرطبة والتحليل الكهربائي، يكون بعض التلوث السائل أمرًا لا مفر منه أثناء المعالجة الكيميائية، ويجب التحكم بدقة في ظروف التعديل في أكسدة الطور الغازي لمنع الأكسدة المفرطة من تدمير البنية الداخلية للتليف الكيسي، واستخدام المواد النانوية أو البوليمرات المطعمة للتعديل سطح ألياف الكربون معقد.

لذلك، عند تعديل سطح ألياف الكربون، فإن تعديل المفاصل باستخدام طرق تعديل متعددة يمكن أن يتجنب عيوب استخدامها بمفردها ويجمع المزايا مع بعضها البعض. هذا هو الاتجاه الرئيسي لمعالجة تعديل سطح ألياف الكربون في المستقبل.