5 tipos principales de métodos de modificación de superficies para fibra de carbono
La fibra de carbono (CF), como nuevo tipo de material compuesto reforzado, se ha utilizado ampliamente en diversas industrias y ha atraído mucha atención. Sin embargo, la superficie de CF es relativamente lisa y no tiene grupos activos. La superficie de la fibra es químicamente inerte, por lo que la fibra tiene poca hidrofilicidad y mala adhesión a la matriz, y es fácil de caer. Por lo tanto, es necesario mejorar la interfaz entre CF y el refuerzo de la matriz.
Hasta ahora, los métodos comunes de modificación de superficies de fibra de carbono incluyen principalmente modificación de recubrimiento, modificación de injerto de superficie, modificación de oxidación, modificación de plasma y modificación de juntas, entre los cuales el tratamiento de oxidación y el tratamiento de injerto de superficie son los más populares. Métodos. Estos métodos de modificación mejoran la humectabilidad de la fibra, el enlace químico y el entrelazado mecánico con la matriz para formar una capa de transición, promueven la transmisión uniforme de tensiones y reducen la concentración de tensiones.
La superficie de la fibra de carbono es lisa, tiene pocos grupos activos y no se adhiere firmemente a la matriz. En aplicaciones normales, es necesario mejorar la tasa de adhesión. Un método consiste en hacer rugosa la superficie lisa de la fibra de carbono mediante efectos físicos, creando ranuras o pequeños agujeros para aumentar el área de contacto con el material de la matriz. Se pueden rellenar la fibra con polímeros o nanopartículas. En las ranuras de la superficie, la fibra y el polímero se pueden unir mecánicamente a través de la forma rugosa de la superficie de la fibra después del curado, lo que da como resultado un efecto de entrelazamiento mecánico obvio entre la fibra y la matriz, lo que es beneficioso para mejorar la resistencia de la interfaz.
1. Modificación del revestimiento
La modificación del recubrimiento de fibra de carbono puede abarcar una variedad de materiales, como sales metálicas, aleaciones metálicas, nanomateriales de carbono, etc., mediante pulverización, deposición física o química, polímeros, métodos sol-gel y procesos de recubrimiento. Después del recubrimiento, la superficie de los CF tiene diferentes propiedades.
2. Injerto de superficie
El injerto de superficie de fibra de carbono es un método de modificación de la FQ de abajo hacia arriba y ampliamente estudiado. En comparación con los métodos de recubrimiento y oxidación de superficies, el injerto de superficie puede proporcionar al polímero injertado una mejor adhesión a la superficie de CF. Mediante radiación o reacción química, la reacción de injerto se desencadena en la superficie de los CF y se introducen polímeros con grupos funcionales en la superficie de los CF, lo que mejora la resistencia de la interfaz del material compuesto.
3. Tratamiento de oxidación
El tratamiento de oxidación de fibra de carbono es un método de modificación simple que no solo aumenta la distribución y el tamaño de los poros en la superficie del CF, sino que también introduce diferentes concentraciones de grupos funcionales que contienen oxígeno, lo que tiene un impacto significativo en la adhesión de la interfaz del material y la eficiencia de inmovilización. ES DECIR). Influencia.
4. Tratamiento con plasma
El tratamiento con plasma es un método de tratamiento destacado y exitoso para una variedad de materiales, incluidos los materiales de carbono. Se utiliza plasma de energía suficientemente alta para golpear la superficie del CF, lo que hace que los enlaces químicos se rompan y se reorganicen en la superficie, mejorando así la estructura de la superficie y el rendimiento de la fibra de carbono para lograr una buena adhesión entre el CF y el material de la matriz. El tratamiento con plasma tiene las ventajas de una operación simple, alta eficiencia y protección ecológica y ambiental.
5. Modificación conjunta
Los métodos de modificación única mencionados anteriormente tienen más o menos defectos. Por ejemplo, el CF modificado con recubrimiento tiene una baja adhesión entre el recubrimiento y el CF, requiere el uso de solventes durante el proceso de fabricación, tiene una baja eficiencia de preparación y es difícil de producir de manera continua; la inversión en equipos de tratamiento con plasma es costosa; en oxidación química húmeda y electrólisis Alguna contaminación líquida es inevitable durante el tratamiento químico, y las condiciones de modificación deben controlarse con precisión en la oxidación en fase gaseosa para evitar que una oxidación excesiva destruya la estructura interna de CF y el uso de nanomateriales o polímeros injertados para modificar La superficie de las fibras de carbono es compleja.
Por lo tanto, al modificar la superficie de la fibra de carbono, la modificación conjunta utilizando múltiples métodos de modificación puede evitar las desventajas de usarlos solos y combinar las ventajas entre sí. Ésta es la dirección principal del tratamiento de modificación de la superficie de la fibra de carbono en el futuro.