탄소섬유 표면개질 방법의 5가지 주요 유형

탄소섬유(CF)는 새로운 형태의 복합강화재료로서 다양한 산업분야에서 널리 활용되어 많은 주목을 받고 있다. 그러나 CF의 표면은 상대적으로 매끄럽고 활성 그룹이 없습니다. 섬유 표면은 화학적으로 불활성이므로 섬유의 친수성이 나쁘고 매트릭스와의 접착력이 좋지 않아 떨어지기 쉽습니다. 따라서 CF와 매트릭스 강화 사이의 인터페이스를 개선하는 것이 필요합니다.

지금까지 탄소섬유의 일반적인 표면개질 방법에는 주로 코팅개질, 표면이식개질, 산화개질, 플라즈마개질, 접합개질 등이 있으며, 그 중에서 산화처리와 표면그라프트처리가 더 많이 사용되고 있다. 행동 양식. 이러한 변형 방법은 섬유의 습윤성, 화학적 결합 및 매트릭스와의 기계적 결합을 개선하여 전이층을 형성하고 균일한 응력 전달을 촉진하며 응력 집중을 줄입니다.

탄소섬유의 표면은 매끄러우며, 활성기가 거의 없으며, 매트릭스에 단단히 부착되지 않습니다. 일반적인 적용에서는 접착률을 향상시키는 것이 필요합니다. 한 가지 방법은 물리적 효과를 통해 매끄러운 탄소 섬유 표면을 거칠게 만들어 홈이나 작은 구멍을 만들어 매트릭스 재료와의 접촉 면적을 늘리는 것입니다. 폴리머나 나노입자가 섬유에 채워질 수 있습니다. 표면의 홈에서 섬유와 폴리머는 경화 후 섬유 표면의 거친 모양을 통해 기계적으로 함께 고정될 수 있어 섬유와 매트릭스 사이에 명백한 기계적 맞물림 효과가 나타나 인터페이스 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

1. 코팅 변형

탄소섬유 코팅 개질은 스프레이, 물리적 또는 화학적 증착, 폴리머, 졸-겔 방식 및 코팅 공정을 통해 금속염, 금속합금, 탄소나노소재 등 다양한 소재를 포괄할 수 있습니다. 코팅 후 CF의 표면은 다른 특성을 갖습니다.

2. 표면 접목

탄소섬유 표면 접목은 상향식이며 광범위하게 연구된 CF 개질 방법입니다. 표면 산화 및 코팅 방법과 비교하여 표면 그래프팅은 그래프트된 폴리머가 CF 표면에 더 잘 접착되도록 할 수 있습니다. 방사선 또는 화학 반응을 통해 CF 표면에서 그래프팅 반응이 시작되고 CF 표면에 관능기를 갖는 폴리머가 도입되어 복합 재료의 계면 강도가 향상됩니다.

3. 산화처리

탄소 섬유 산화 처리는 CF 표면의 기공 분포와 기공 크기를 증가시킬 뿐만 아니라 다양한 농도의 산소 함유 작용기를 도입하는 간단한 변형 방법으로, 이는 재료 계면 접착 및 고정화 효율에 중요한 영향을 미칩니다. 즉). 영향.

4. 플라즈마 처리

플라즈마 처리는 탄소 재료를 포함한 다양한 재료에 대한 눈에 띄고 성공적인 처리 방법입니다. 충분히 높은 에너지의 플라즈마가 CF 표면에 충돌하여 표면의 화학 결합이 끊어지고 재구성되도록 하여 탄소 섬유의 표면 구조와 성능을 개선하여 CF와 매트릭스 재료 사이의 우수한 접착력을 달성합니다. 플라즈마 처리는 간단한 조작, 고효율, 친환경 및 환경 보호라는 장점이 있습니다.

5. 공동수정

위에서 언급한 단일 수정 방법에는 다소 결함이 있습니다. 예를 들어, 코팅 변형 CF는 코팅과 CF 사이의 접착력이 낮고 제조 과정에서 용매를 사용해야 하며 준비 효율성이 낮고 연속 생산이 어렵습니다. 플라즈마 처리 장비에 대한 투자는 비용이 많이 듭니다. 습식 화학 산화 및 전기 분해에서 일부 액체 오염은 화학적 처리 중에 불가피하며 기상 산화에서는 과도한 산화로 인해 CF의 내부 구조가 파괴되는 것을 방지하기 위해 개질 조건을 정밀하게 제어해야 하며 개질을 위해 나노 물질 또는 그래프트 폴리머를 사용합니다. 탄소섬유의 표면은 복잡하다.

따라서 탄소섬유의 표면개질시 복합개질방법을 이용한 접합개질은 단독으로 사용할 때의 단점을 피하고 장점을 결합할 수 있다. 이것이 향후 탄소섬유 표면개질처리의 주된 방향이다.