У сучасную эпоху хуткага тэхналагічнага прагрэсу вугляродныя валакністыя кампазіты зарабляюць сабе імя ў шырокім дыяпазоне абласцей дзякуючы сваім выдатным характарыстыкам. Ад высокакласных ужыванняў у аэракасмічнай прамысловасці да штодзённых патрэб спартыўных тавараў, вугляродныя валакністыя кампазіты прадэманстравалі вялікі патэнцыял. Аднак для падрыхтоўкі высокапрадукцыйных вугляродных валакністыя кампазітаў неабходна актывацыйная апрацоўка...вугляродныя валокныз'яўляецца вырашальным крокам.
Выява электроннага мікраскопа паверхні вугляроднага валакна
Вугляроднае валакно, высокапрадукцыйны валакністы матэрыял, мае шмат пераканаўчых уласцівасцей. Яно ў асноўным складаецца з вугляроду і мае выцягнутую ніткападобную структуру. З пункту гледжання структуры паверхні, паверхня вугляроднага валакна адносна гладкая і мае менш актыўных функцыянальных груп. Гэта звязана з тым, што падчас падрыхтоўкі вугляродных валокнаў высокатэмпературная карбанізацыя і іншыя апрацоўкі робяць паверхню вугляродных валокнаў больш інертным станам. Гэтая ўласцівасць паверхні стварае шэраг праблем пры падрыхтоўцы вугляродных валакністых кампазітаў.
Гладкая паверхня робіць сувязь паміж вугляродным валакном і матрычным матэрыялам слабой. Пры падрыхтоўцы кампазітаў матрычнаму матэрыялу цяжка ўтварыць трывалую сувязь на паверхні.вугляроднае валакно, што ўплывае на агульныя характарыстыкі кампазітнага матэрыялу. Па-другое, адсутнасць актыўных функцыянальных груп абмяжоўвае хімічную рэакцыю паміж вугляроднымі валокнамі і матрычнымі матэрыяламі. З-за гэтага міжфазная сувязь паміж імі ў асноўным залежыць ад фізічных эфектаў, такіх як механічнае ўбудаванне і г.д., якія часта недастаткова стабільныя і схільныя да разрыву пад уздзеяннем знешніх сіл.
Схематычная дыяграма міжслаёвага армавання вугляроднай тканіны вугляроднымі нанатрубкамі
Каб вырашыць гэтыя праблемы, неабходна актывацыйная апрацоўка вугляродных валокнаў. Актываваныявугляродныя валокныпаказваюць значныя змены ў некалькіх аспектах.
Актывацыйная апрацоўка павялічвае шурпатасць паверхні вугляродных валокнаў. З дапамогай хімічнага акіслення, плазменнай апрацоўкі і іншых метадаў на паверхні вугляродных валокнаў можна выгравіраваць малюсенькія паглыбленні і канаўкі, робячы паверхню шурпатай. Гэтая шурпатая паверхня павялічвае плошчу кантакту паміж вугляродным валакном і матэрыялам падкладкі, што паляпшае механічную сувязь паміж імі. Калі матрычны матэрыял звязаны з вугляродным валакном, ён лепш здольны ўбудоўвацца ў гэтыя шурпатыя структуры, утвараючы больш трывалую сувязь.
Актывацыйная апрацоўка можа ўвесці на паверхню вугляроднага валакна мноства рэакцыйных функцыянальных груп. Гэтыя функцыянальныя групы могуць хімічна рэагаваць з адпаведнымі функцыянальнымі групамі ў матрычным матэрыяле, утвараючы хімічныя сувязі. Напрыклад, акісляльная апрацоўка можа ўвесці на паверхню вугляродных валокнаў гідраксільныя групы, карбаксільныя групы і іншыя функцыянальныя групы, якія могуць рэагаваць з...эпаксідная смалкагрупы ў матрыцы смалы і гэтак далей, утвараючы кавалентныя сувязі. Трываласць гэтай хімічнай сувязі значна вышэйшая, чым у фізічнай сувязі, што значна паляпшае трываласць міжфазнай сувязі паміж вугляродным валакном і матэрыялам матрыцы.
Павярхоўная энергія актываванага вугляроднага валакна таксама значна павялічваецца. Павелічэнне павярхоўнай энергіі палягчае змочванне вугляроднага валакна матрычным матэрыялам, тым самым спрыяючы распаўсюджванню і пранікненню матрычнага матэрыялу на паверхню вугляроднага валакна. У працэсе падрыхтоўкі кампазітаў матрычны матэрыял можа быць больш раўнамерна размеркаваны вакол вугляродных валокнаў, утвараючы больш шчыльную структуру. Гэта не толькі паляпшае механічныя ўласцівасці кампазітнага матэрыялу, але і паляпшае яго іншыя ўласцівасці, такія як каразійная стойкасць і тэрмічная стабільнасць.
Актываваныя вугляродныя валокны маюць шмат пераваг для падрыхтоўкі вугляродных валакністых кампазітаў.
Што тычыцца механічных уласцівасцей, то трываласць міжфазнай сувязі паміж актываванымівугляродныя валокныі матрычны матэрыял значна палепшаны, што дазваляе кампазітам лепш перадаваць напружанні пры ўздзеянні знешніх сіл. Гэта азначае, што механічныя ўласцівасці кампазітаў, такія як трываласць і модуль пругкасці, значна паляпшаюцца. Напрыклад, у аэракасмічнай галіне, дзе патрабуюцца надзвычай высокія механічныя ўласцівасці, дэталі самалётаў, вырабленыя з кампазітаў з актываванага вугляроднага валакна, здольныя вытрымліваць большыя нагрузкі пры палёце і паляпшаць бяспеку і надзейнасць самалёта. У галіне спартыўных тавараў, такіх як рамы ровараў, клюшкі для гольфа і г.д., кампазіты з актываванага вугляроднага валакна могуць забяспечыць лепшую трываласць і калянасць, адначасова зніжаючы вагу і паляпшаючы вопыт спартсменаў.
Што тычыцца каразійнай устойлівасці, то дзякуючы ўвядзенню рэакцыйных функцыянальных груп на паверхню валокнаў актываванага вугляроду, гэтыя функцыянальныя групы могуць утвараць больш стабільную хімічную сувязь з матрычным матэрыялам, тым самым паляпшаючы каразійную ўстойлівасць кампазітаў. У некаторых суровых умовах навакольнага асяроддзя, такіх як марское асяроддзе, хімічная прамысловасць і г.д., актываваны...вугляродна-валакністыя кампазітымогуць лепш супрацьстаяць эрозіі каразійных асяроддзяў і падоўжыць тэрмін службы. Гэта мае вялікае значэнне для некаторага абсталявання і канструкцый, якія выкарыстоўваюцца ў жорсткіх умовах на працягу доўгага часу.
Што тычыцца тэрмічнай стабільнасці, добрая міжфазная сувязь паміж актываваным вугляродным валакном і матрычным матэрыялам можа палепшыць тэрмічную стабільнасць кампазітаў. Ва ўмовах высокіх тэмператур кампазіты могуць захоўваць лепшыя механічныя ўласцівасці і стабільнасць памераў, а таксама менш схільныя да дэфармацыі і пашкоджанняў. Гэта робіць кампазіты з актываванага вугляроднага валакна шырока перспектыўнымі ў высакаякасных тэмпературах, такіх як дэталі аўтамабільных рухавікоў і дэталі гарачых канцоў авіяцыйных рухавікоў.
Што тычыцца прадукцыйнасці апрацоўкі, актываваныя вугляродныя валокны маюць павышаную павярхоўную актыўнасць і лепшую сумяшчальнасць з матрычным матэрыялам. Гэта палягчае пранікненне і зацвярдзенне матрычнага матэрыялу на паверхні вугляроднага валакна падчас падрыхтоўкі кампазітнага матэрыялу, тым самым паляпшаючы эфектыўнасць апрацоўкі і якасць прадукцыі. Адначасова паляпшаецца і канструяванне кампазітаў з актываванага вугляроднага валакна, што дазваляе адаптаваць іх да розных ужыванняў і задавальняць розныя складаныя інжынерныя патрабаванні.
Такім чынам, актывацыйная апрацоўкавугляродныя валокныз'яўляецца ключавым звяном у падрыхтоўцы высокапрадукцыйных вугляроднавалакністыя кампазітаў. Дзякуючы актывацыйнай апрацоўцы можна палепшыць паверхневую структуру вугляроднага валакна, павялічыць шурпатасць паверхні, увесці актыўныя функцыянальныя групы і палепшыць павярхоўную энергію, каб палепшыць трываласць міжфазнай сувязі паміж вугляродным валакном і матрычным матэрыялам і закласці аснову для падрыхтоўкі вугляроднавалакністыя кампазітаў з выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі, каразійнай устойлівасцю, тэрмічнай стабільнасцю і прадукцыйнасцю апрацоўкі. З пастаянным прагрэсам навукі і тэхнікі лічыцца, што тэхналогія актывацыі вугляроднага валакна будзе працягваць укараняць інавацыі і развівацца, забяспечваючы больш моцную падтрымку шырокаму прымяненню вугляроднавалакністыя кампазітаў.
Шанхайская кампанія па тэхналогіях новых матэрыялаў Orisen, ТАА
М: +86 18683776368 (таксама WhatsApp)
Тэл.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрас: № 398, Нью-Грын-роўд, горад Сіньбан, раён Сунцзян, Шанхай
Час публікацыі: 04 верасня 2024 г.