Karbon Fiber İçin 5 Ana Yüzey Modifikasyon Yöntemi Türü
Yeni bir kompozit takviyeli malzeme türü olan karbon fiber (CF), çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmakta ve büyük ilgi görmektedir. Ancak CF’nin yüzeyi nispeten pürüzsüzdür ve aktif grupları yoktur. Lif yüzeyi kimyasal olarak inert olduğundan lifin hidrofilikliği zayıftır ve matrise zayıf tutunur ve düşmesi kolaydır. Bu nedenle CF ile matris takviyesi arasındaki arayüzeyin iyileştirilmesi gerekmektedir.
Şimdiye kadar, karbon fiberin ortak yüzey modifikasyon yöntemleri esas olarak kaplama modifikasyonunu, yüzey aşı modifikasyonunu, oksidasyon modifikasyonunu, plazma modifikasyonunu ve eklem modifikasyonunu içerir; bunların arasında oksidasyon işlemi ve yüzey aşılama işlemi daha popülerdir. Yöntemler. Bu modifikasyon yöntemleri, fiberin ıslanabilirliğini, kimyasal bağlanmasını ve bir geçiş katmanı oluşturmak için matris ile mekanik kenetlenmeyi geliştirir, tek biçimli stres iletimini destekler ve stres konsantrasyonunu azaltır.
Karbon fiberin yüzeyi pürüzsüzdür, az sayıda aktif gruba sahiptir ve matrise sıkı bir şekilde yapışmaz. Normal uygulamalarda yapışma oranının arttırılması gerekmektedir. Yöntemlerden biri, pürüzsüz karbon fiber yüzeyini fiziksel etkilerle pürüzlendirmek, matris malzemesiyle temas alanını artırmak için oluklar veya küçük delikler oluşturmaktır. Fiberin içine polimerler veya nanopartiküller doldurulabilir. Yüzeydeki oluklarda, fiber ve polimer, sertleştikten sonra fiber yüzeyinin pürüzlü şekli aracılığıyla mekanik olarak birbirine kilitlenebilir, bu da fiber ve matris arasında belirgin bir mekanik kenetlenme etkisine neden olur ve bu, arayüz mukavemetini arttırmada faydalıdır.
1. Kaplama modifikasyonu
Karbon fiber kaplama modifikasyonu, püskürtme, fiziksel veya kimyasal biriktirme, polimerler, sol-jel yöntemleri ve kaplama işlemleri yoluyla metal tuzları, metal alaşımları, karbon nanomateryalleri vb. gibi çeşitli malzemeleri kapsayabilir. Kaplamadan sonra CF’lerin yüzeyi farklı özelliklere sahiptir.
2. Yüzey aşılama
Karbon fiber yüzey aşılama, aşağıdan yukarıya, kapsamlı olarak incelenen bir CF modifikasyon yöntemidir. Yüzey oksidasyonu ve kaplama yöntemleriyle karşılaştırıldığında yüzey aşılama, aşılanmış polimerin CF yüzeyine daha iyi yapışmasını sağlayabilir. Radyasyon veya kimyasal reaksiyon yoluyla, CF’lerin yüzeyinde aşılama reaksiyonu tetiklenir ve CF’lerin yüzeyine fonksiyonel gruplara sahip polimerler eklenir, bu da kompozit malzemenin arayüz gücünü artırır.
3. Oksidasyon tedavisi
Karbon fiber oksidasyon işlemi, yalnızca CF yüzeyindeki gözenek dağılımını ve gözenek boyutunu arttırmakla kalmayıp, aynı zamanda malzeme arayüzü yapışması ve immobilizasyon verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olan farklı oksijen içeren fonksiyonel grup konsantrasyonlarını da dahil eden basit bir modifikasyon yöntemidir. IE). Etkilemek.
4. Plazma tedavisi
Plazma işlemi, karbon malzemeler de dahil olmak üzere çeşitli malzemeler için öne çıkan ve başarılı bir arıtma yöntemidir. CF yüzeyine çarpmak için yeterince yüksek enerjili plazma kullanılır, yüzeydeki kimyasal bağların kırılmasına ve yeniden düzenlenmesine neden olur, böylece CF ile matris malzemesi arasında iyi bir yapışma elde etmek için karbon fiberin yüzey yapısı ve performansı iyileştirilir. Plazma tedavisi, basit kullanım, yüksek verimlilik, yeşil ve çevre koruma avantajlarına sahiptir.
5. Ortak değişiklik
Yukarıda bahsedilen tekli modifikasyon yöntemlerinin az ya da çok kusurları vardır. Örneğin, kaplamayla modifiye edilmiş CF, kaplama ile CF arasında düşük yapışma özelliğine sahiptir, imalat işlemi sırasında solventlerin kullanılmasını gerektirir, hazırlama verimliliği düşüktür ve sürekli olarak üretilmesi zordur; plazma arıtma ekipmanına yatırım pahalıdır; ıslak kimyasal oksidasyon ve elektrolizde Kimyasal arıtma sırasında bir miktar sıvı kirlenmesi kaçınılmazdır ve aşırı oksidasyonun CF’nin iç yapısını tahrip etmesini ve modifiye etmek için nanomateryallerin veya aşılanmış polimerlerin kullanımını önlemek için gaz fazı oksidasyonunda modifikasyon koşulları tam olarak kontrol edilmelidir. Karbon fiberlerin yüzeyi karmaşıktır.
Bu nedenle, karbon fiberin yüzeyi değiştirilirken birden fazla modifikasyon yöntemi kullanılarak yapılan eklem modifikasyonu, bunların tek başına kullanılmasının eksikliklerini ortadan kaldırabilir ve avantajları birbirleriyle birleştirebilir. Gelecekte karbon fiber yüzey modifikasyon işleminin ana yönü budur.