A mai gyors technológiai fejlődés korában a szénszálas kompozitok számos területen szereznek nevet maguknak kiváló teljesítményüknek köszönhetően. A repülőgépiparban alkalmazott csúcskategóriás alkalmazásoktól kezdve a sportfelszerelések mindennapi igényeiig a szénszálas kompozitok nagy potenciált mutatnak. A nagy teljesítményű szénszálas kompozitok előállításához azonban aktiválási kezelésre van szükség...szénszálakdöntő lépés.
Szénszálas felületi elektronmikroszkóp kép
A szénszál, egy nagy teljesítményű szálasanyag, számos meggyőző tulajdonsággal rendelkezik. Főként szénből áll, és megnyúlt szálas szerkezettel rendelkezik. A felületi szerkezet szempontjából a szénszál felülete viszonylag sima, és kevesebb aktív funkciós csoportot tartalmaz. Ez annak köszönhető, hogy a szénszálak előállítása során a magas hőmérsékletű karbonizálás és egyéb kezelések inertebb állapotba hozzák a szénszálak felületét. Ez a felületi tulajdonság számos kihívást jelent a szénszálas kompozitok előállítása során.
A sima felület gyengébbé teszi a szénszál és a mátrixanyag közötti kötést. Kompozitok előállítása során a mátrixanyagnak nehéz erős kötést kialakítania a felületen.szénszál, ami befolyásolja a kompozit anyag általános teljesítményét. Másodszor, az aktív funkciós csoportok hiánya korlátozza a szénszálak és a mátrixanyagok közötti kémiai reakciót. Emiatt a kettő közötti határfelületi kötés főként fizikai hatásokon, például mechanikai beágyazódáson stb. alapul, amely gyakran nem elég stabil, és külső erők hatására hajlamos a szétválásra.
Szénszálas szövet közbenső réteg megerősítésének vázlatos rajza szén nanocsövekkel
Ezen problémák megoldása érdekében a szénszálak aktivációs kezelése szükségessé válik. Aktiváltszénszálaktöbb szempontból is jelentős változásokat mutatnak.
Az aktivációs kezelés növeli a szénszálak felületi érdességét. Kémiai oxidációval, plazmakezeléssel és más módszerekkel apró mélyedéseket és barázdákat lehet maratni a szénszálak felületébe, ami érdessé teszi a felületet. Ez az érdes felület növeli a szénszál és az aljzatanyag közötti érintkezési területet, ami javítja a kettő közötti mechanikai kötést. Amikor a mátrixanyag a szénszálhoz kötődik, jobban beágyazódik ezekbe az érdes szerkezetekbe, erősebb kötést képezve.
Az aktivációs kezelés számos reaktív funkciós csoportot juttathat a szénszál felületére. Ezek a funkciós csoportok kémiailag reagálhatnak a mátrixanyag megfelelő funkciós csoportjaival, kémiai kötéseket képezve. Például oxidációs kezeléssel hidroxilcsoportokat, karboxilcsoportokat és más funkciós csoportokat juttathatnak a szénszálak felületére, amelyek reakcióba léphetnek a...epoxicsoportok a gyantamátrixban és így tovább kovalens kötéseket képezve. Ennek a kémiai kötésnek az erőssége sokkal nagyobb, mint a fizikai kötésé, ami nagymértékben javítja a szénszál és a mátrixanyag közötti határfelületi kötés erősségét.
Az aktív szénszál felületi energiája is jelentősen megnő. A felületi energia növekedése megkönnyíti a szénszál nedvesítését a mátrixanyaggal, ezáltal elősegíti a mátrixanyag szétterülését és behatolását a szénszál felületére. A kompozitok előállítása során a mátrixanyag egyenletesebben eloszlatható a szénszálak körül, így sűrűbb szerkezet alakul ki. Ez nemcsak a kompozit anyag mechanikai tulajdonságait javítja, hanem egyéb tulajdonságait is, például a korrózióállóságot és a hőstabilitást.
Az aktív szénszálak számos előnnyel rendelkeznek a szénszálas kompozitok előállításában.
Mechanikai tulajdonságok tekintetében az aktivált rétegek közötti határfelületi kötési szilárdságszénszálak...és a mátrixanyag jelentősen javul, ami lehetővé teszi a kompozitok számára, hogy jobban átadják a feszültségeket külső erőknek kitéve. Ez azt jelenti, hogy a kompozitok mechanikai tulajdonságai, például a szilárdság és a modulus jelentősen javulnak. Például a repülőgépiparban, ahol rendkívül magas mechanikai tulajdonságokra van szükség, az aktív szénszálas kompozitokból készült repülőgép-alkatrészek nagyobb repülési terhelést tudnak elviselni, és javítják a repülőgép biztonságát és megbízhatóságát. A sporteszközök, például kerékpárvázak, golfütők stb. területén az aktív szénszálas kompozitok jobb szilárdságot és merevséget biztosíthatnak, miközben csökkentik a súlyt és javítják a sportolók élményét.
A korrózióállóság szempontjából az aktív szénszálak felületére bevitt reaktív funkciós csoportok miatt ezek a funkciós csoportok stabilabb kémiai kötést tudnak kialakítani a mátrixanyaggal, ezáltal javítva a kompozitok korrózióállóságát. Bizonyos zord környezeti feltételek mellett, például tengeri környezetben, vegyiparban stb., az aktiváltszénszálas kompozitokjobban ellenáll a korrozív közegek eróziójának és meghosszabbítja az élettartamot. Ez nagy jelentőséggel bír egyes olyan berendezések és szerkezetek esetében, amelyeket hosszú ideig zord környezetben használnak.
A hőstabilitás tekintetében az aktív szénszál és a mátrixanyag közötti jó határfelületi kötés javíthatja a kompozitok hőstabilitását. Magas hőmérsékletű környezetben a kompozitok jobb mechanikai tulajdonságokat és méretstabilitást tartanak fenn, és kevésbé hajlamosak a deformációra és a károsodásra. Ezáltal az aktív szénszálas kompozitok széles körű alkalmazási lehetőségeket kínálnak a magas hőmérsékletű alkalmazásokban, például autóipari motoralkatrészekben és repülőgép-motorok forróvég alkatrészeiben.
A feldolgozási teljesítmény tekintetében az aktív szénszálak megnövelt felületi aktivitással és jobb kompatibilitással rendelkeznek a mátrixanyaggal. Ez megkönnyíti a mátrixanyag beszivárgását és kikeményedését a szénszál felületén a kompozit anyag előállítása során, ezáltal javítva a feldolgozási hatékonyságot és a termékminőséget. Ugyanakkor az aktív szénszálas kompozitok tervezhetősége is javul, lehetővé téve számukra, hogy különböző alkalmazásokhoz testre szabhatók legyenek, és számos összetett mérnöki követelménynek megfeleljenek.
Ezért az aktiváló kezelésszénszálakkulcsfontosságú láncszem a nagy teljesítményű szénszálas kompozitok előállításában. Az aktiválási kezelés révén a szénszál felületi szerkezete javítható a felületi érdesség növelése, aktív funkciós csoportok bevezetése és a felületi energia javítása érdekében, ezáltal javítva a szénszál és a mátrixanyag közötti határfelületi kötési szilárdságot, és megalapozva a kiváló mechanikai tulajdonságokkal, korrózióállósággal, hőstabilitással és feldolgozási teljesítménnyel rendelkező szénszálas kompozitok előállítását. A tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével úgy vélik, hogy a szénszálas aktiválási technológia továbbra is innovatív és fejlődő lesz, erősebb támogatást nyújtva a szénszálas kompozitok széles körű alkalmazásához.
Shanghai Orisen Új Anyagtechnológiai Kft.
M: +86 18683776368 (WhatsApp-on is)
Tel.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Cím: NO.398 New Green Road, Xinbang város, Songjiang kerület, Sanghaj
Közzététel ideje: 2024. szeptember 4.