Kao dobavljač15 mm nasjeckana ugljična vlakna, Razumijem važnost poboljšanja svojstava adhezije našeg proizvoda. Nasjeckana ugljična vlakna naširoko se koriste u raznim industrijama, uključujući automobile, zrakoplovne i konstrukciju, zbog omjera velike čvrstoće i težine, izvrsne krutosti i kemijske otpornosti. Međutim, inherentna glatka i inertna površina ugljičnih vlakana često dovodi do loše prianjanja s matricama, što može ograničiti njihovu performanse u kompozitnim materijalima. U ovom postu na blogu raspravljat ću o nekoliko učinkovitih metoda za izmjenu površine 15 mm sjeckanih ugljičnih vlakana za bolju adheziju.
1. Površinska oksidacija
Površinska oksidacija jedna je od najčešćih metoda za modificiranje površine ugljičnih vlakana. Ovaj postupak uključuje liječenje ugljičnih vlakana s oksidirajućim sredstvima za uvođenje polarnih funkcionalnih skupina, poput hidroksil (-OH), karboksila (-kooh) i karbonila (-c = o), na površini vlakana. Te polarne skupine mogu poboljšati vlaknastim vlaknima matricom smole i formirati kemijske veze s matricom, povećavajući na taj način međufaznu adheziju.
Postoji nekoliko načina za izvođenje površinske oksidacije, uključujući kemijsku oksidaciju, elektrokemijsku oksidaciju i oksidaciju u plazmi.
Kemijska oksidacija
Kemijska oksidacija obično koristi jaka oksidirajuća sredstva, poput dušične kiseline (HNO₃), sumporne kiseline (H₂SO₄) ili mješavine oba. Ugljična vlakna uronjena su u oksidirajuću otopinu određeno vrijeme na određenoj temperaturi. Na primjer, tretiranje ugljičnih vlakana mješavinom koncentrirane dušične kiseline i sumporne kiseline na 80 - 100 ° C tijekom 1 - 2 sata može značajno povećati sadržaj površinskog kisika i poboljšati svojstva adhezije. Međutim, ova metoda može uzrokovati oštećenje strukture vlakana, što dovodi do smanjenja čvrstoće vlakana.
Elektrokemijska oksidacija
Elektrokemijska oksidacija provodi se u elektrolitičkoj ćeliji, gdje ugljična vlakna djeluju kao anoda i koristi se odgovarajući elektrolit. Na stanicu se primjenjuje izravna struja, a reakcija oksidacije događa se na površini vlakana. Ova metoda omogućuje bolju kontrolu procesa oksidacije u usporedbi s kemijskom oksidacijom. Stupanj oksidacije može se prilagoditi promjenom gustoće struje, vremena oksidacije i sastava elektrolita. Na primjer, koristeći vodenu otopinu amonijevog bikarbonata (NH₄HCO₃) kao elektrolita i primjenu gustoće struje od 1 - 5 mA/cm² u trajanju od 5 - 10 minuta, mogu učinkovito uvesti polarne skupine na površini vlakana bez nanošenja značajnih oštećenja vlakana.
Oksidacija plazme
Oksidacija u plazmi koristi plazma okoliš niskog tlaka za stvaranje visoko reaktivnih vrsta, poput kisikovih iona, radikala i uzbuđenih molekula. Ove reaktivne vrste mogu reagirati s površinom ugljičnih vlakana i uvesti funkcionalne skupine. Oksidacija u plazmi je suhi postupak koji se može izvesti na sobnoj temperaturi, što minimizira oštećenja vlaknaste strukture. U tretmanu plazme mogu se upotrijebiti različiti plinovi, poput kisika (O₂), dušika (N₂) ili mješavine oba. Na primjer, tretiranje ugljičnih vlakana s plazmom s kisikom na snazi od 50 - 100 W tijekom 1 - 5 minuta može poboljšati površinsku energiju i adheziju vlakana.
2. Veličina liječenja
Veličina je postupak nanošenja tankog sloja polimernog premaza na površini ugljičnih vlakana. Sredstvo za dimenzioniranje može djelovati kao sredstvo za spajanje između ugljičnih vlakana i matrične smole, poboljšavajući interfacijalnu adheziju. Sredstvo za dimenzioniranje također može zaštititi vlakna od mehaničkih oštećenja tijekom rukovanja i obrade.
Na raspolaganju su razne vrste sredstava za veličinu, uključujući epoksi, poliuretan i poliamid. Izbor agensa za dimenzioniranje ovisi o vrsti matrične smole i specifičnim zahtjevima za primjenu. Na primjer, agensi za veličinu epoksida obično se koriste za kompoziti epoksidne matrice jer imaju dobru kompatibilnost s epoksidnim smolama.
Proces veličine obično uključuje uranjanje ugljičnih vlakana u otopinu za dimenzioniranje, a zatim ih sušenje na određenoj temperaturi. Koncentracija otopine veličine, vrijeme potapanja i temperatura sušenja mogu utjecati na svojstva vlakana veličine. Na primjer, pomoću 1 - 5 mas.
3. Modifikacija cijepljenja
Modifikacija cijepljenja uključuje kemijski vezanje funkcionalnih polimera ili monomera na površinu ugljičnih vlakana. Ova metoda može uvesti specifične funkcionalne skupine ili polimerne lance na površini vlakana, koje mogu komunicirati s matricom smole za poboljšanje adhezije.
Postoje dva glavna pristupa za modifikaciju cijepljenja: "cijepljenje od" i "cijepljenja na".
Cijepljenje od
U pristupu "cijepljenja", molekule inicijatora prvo se imobiliziraju na površini ugljičnih vlakana. Zatim se monomeri polimeriziraju s mjesta inicijatora na površini vlakana, formirajući polimerne lance koji su kovalentno vezani na vlakna. Na primjer, primjenom metode radikalne polimerizacije (SI-ATRP) za prijenos atoma (SI-ATRP), inicijatori koji sadrže bromi mogu se pričvrstiti na površinu ugljičnih vlakana. Zatim se monomeri poput metil metakrilata (MMA) mogu polimerizirati s mjesta inicijatora kako bi se na površini vlakana oblikovale poli (metil metakrilat) (PMMA).
Cijepljenje
U pristupu "cijepljenja do", unaprijed sintetizirani polimeri s reaktivnim krajem - skupine reagiraju s funkcionalnim skupinama na površini ugljičnih vlakana. Na primjer, polimeri s aminom ili epoksi kraj - skupine mogu reagirati s karboksilnim ili hidroksilnim skupinama na površini oksidirane ugljične vlakna, tvoreći kovalentne veze između polimera i vlakana.
4. Ovlačenje nanočestica
Prevlačenje površine ugljičnih vlakana nanočesticama još je jedan učinkovit način za poboljšanje adhezije. Nanočestice, poput ugljikovih nanocjevčica (CNT), grafen oksida (GO) ili nanočestica silicijevog dioksida, mogu povećati površinsku hrapavost vlakana i pružiti dodatna mjesta interakcije s matričnom smolom.
Nanočestice se na površini vlakana mogu obložiti različitim metodama, kao što su prekrivanje, premaz, premaz ili elektroforetsko taloženje. Na primjer, u metodi prevlačenja, ugljična vlakna su umočena u ovjes nanočestica, a zatim osušena. Koncentracija suspenzije nanočestica, vrijeme potapanja i broj ciklusa potapanja mogu utjecati na količinu i raspodjelu nanočestica na površini vlakana.
Kada koriste ugljikove nanocjevčice, one mogu formirati strukturu dimenzionalne mreže na površini vlakana, što može poboljšati mehaničko isprepletanje između vlakana i matrice. Grafenski oksid također može poboljšati interfacijalnu adheziju zbog svoje velike površine i obilnog kisika koji sadrže funkcionalne skupine. Nanočestice silika mogu poboljšati vlaknastim vlaknima i formirati kemijske veze s matričnom smolom.
Zaključak
Modificiranje površine 15 mm nasjeckanih ugljičnih vlakana ključno je za poboljšanje njihovih svojstava adhezije u kompozitnim materijalima. Površinska oksidacija, tretman veličine, modifikacija cijepljenja i premaz nanočestica sve su učinkovite metode za poboljšanje interfacijalne adhezije između ugljičnih vlakana i matrične smole. Svaka metoda ima svoje prednosti i ograničenja, a izbor metode ovisi o specifičnim zahtjevima za primjenom, troškovima i uvjetima obrade.
Kao dobavljač15 mm nasjeckana ugljična vlakna, Zalažemo se za pružanje visokokvalitetnih proizvoda i tehničke podrške. Ako ste zainteresirani za naše proizvode ili imate bilo kakvih pitanja o modifikaciji površine ugljičnih vlakana, slobodno nas kontaktirajte za daljnju raspravu i potencijalne mogućnosti nabave. Također nudimo20 mm nasjeckana ugljična vlaknai10 mm nasjeckana ugljična vlaknaZa ispunjavanje različitih potreba za aplikacijama.
Reference
- Wagner, HD, & Weitsman, YJ (1998). Uloga površinskog tretmana vlakana u kompozitu matričnih matričnih vlakana. Kompoziti znanost i tehnologija, 58 (13 - 14), 1879. - 1886.
- Li, W., & Mai, Y. - W. (2000). Površinska modifikacija ugljičnih vlakana obradom plazme. Kompoziti dio A: Primijenjena znanost i proizvodnja, 31 (7), 759 - 767.
- Kim, J. - K., & Lee, B. - S. (2003). Utjecaj veličine na interfacijalnu adheziju kompozita ugljičnih vlakana/epoksida. Kompoziti znanost i tehnologija, 63 (15), 2221 - 2228.
- Liu, Y., & Zhang, Z. (2011). Cijepljenje poli (etilen glikola) na ugljična vlakna za poboljšanje interfacijalne adhezije u kompozitima. Kompoziti znanost i tehnologija, 71 (12), 1499. - 1505.
- Wang, X., & Shi, Y. (2015). Površinska modifikacija ugljičnih vlakana s ugljikovim nanocjevčicama za poboljšanje međufaznih svojstava kompozita ugljičnih vlakana: pregled. Kompoziti dio A: Primijenjena znanost i proizvodnja, 74, 277 - 291.