Szénszálas módosítás

I. A szénszál-módosítás célja

közötti kompatibilitás javításaszénszálasés a mátrix: A kompozit anyagok mechanikai tulajdonságainak javítása, valamint a szálfelület és a mátrix közötti mechanikai reteszelés, fizikai tapadás és kémiai kötés erősítése.

A határfelületi kötés javítása: A gyártás során a szénszálakat 1000 ℃ feletti magas hőmérsékletű karbonizálási kezelésnek vetik alá, ami sima felületet eredményez, amelyből hiányoznak az aktív funkciós csoportok. Ez felületi tehetetlenséghez, polimerekhez való gyenge tapadáshoz és gyenge határfelületi kötéshez vezet, ami közvetlenül befolyásolja a kompozit anyag rétegek közötti nyírószilárdságát.

Felületi aktivitás fokozása: Ez lehetővé teszi a feszültségterhelés hatékony átvitelét a szénszál és a mátrixanyag között, ezáltal növelve a rostanyag értékét az ipari alkalmazásokban.

A szálak tulajdonságainak javítása: Ide tartozik a hőállóság és az oxidációval szembeni ellenállás javítása, amelyet nyomokban P, B és Zn szálak felületére juttatásával vagy fémes vagy nem fémes rétegekkel való bevonással érhetünk el.

II. A módosítás mechanizmusának elemzése

1. Fizikai módosítási mechanizmus: A szénszálak fizikai módosítása elsősorban a felületi erősítést eredményezi a felületi érdesség és a fajlagos felület növelésével:

Felületi érdesség növelése: Az olyan módszerek, mint a gázfázisú oxidáció és a plazmakezelés, jelentősen növelhetik a szénszálak felületi érdességét. "Az atmoszférikus nyomású argon plazmakezelés 22,5%-kal növelheti a szénszál felületén az oxigéntartalmat, 45,1°-ra csökkentheti a vízzel való érintkezési szöget, és 300 másodperces kezelés után 3,23 GPa-on tarthatja a szakítószilárdságot." Az AFM teszt azt mutatta, hogy a felületi érdesség (Ra) 0,31 μm-ről 0,47 μm-re nőtt.

Felületi maratás és aktiválás: Az elektrokémiai oxidációs kezelés a "rétegenkénti oxidációs maratással és a funkcionális csoportok megváltoztatásával kombinált folyamaton keresztül" mikropórusokat és barázdákat hoz létre a szénszál felületén, növelve a mechanikai reteszelő hatást.

Felületi morfológia javítása: "A plazmakezelés fizikai bombázással eltávolítja a szennyeződéseket, és hidroxil/karboxil aktív csoportokat vezet be, jelentősen javítva a rétegek közötti nyírószilárdságot."

2. Kémiai módosítási mechanizmus

A szénszálak kémiai módosítása elsősorban a határfelület-javítást eredményezi aktív funkciós csoportok bevezetésével:

Oxigéntartalmú funkciós csoportok bevezetése: Folyékony fázisú oxidációval (tömény salétromsav, tömény kénsav, hidrogén-peroxid stb. oxidálószerként) és elektrokémiai oxidációval jelentősen megnőhet a szénszál felületén az oxigéntartalmú funkciós csoportok (például hidroxil- és karboxilcsoportok) típusa és száma. "Az elektrolitikus potenciometrikus kezelés 9,36%-ról 18,04%-ra növeli a szénszál felületén az oxigéntartalmat, 90,2°-ról 62,4°-ra csökkenti az érintkezési szöget, és akár 56%-kal növeli a rétegek közötti nyírószilárdságot."

Kémiai kötésképződés: "A DA vagy polidopamin (PDA) főként úgy valósítja meg a kémiai oltásmódosítást, hogy a molekulában lévő -NH2-t Schiff-bázisreakcióval reagáltatja a szénszál felületén lévő -C=O és -COO- funkciós csoportokkal, stabil kémiai kötéseket hozva létre a szénszál felületén."

Felületi ojtási reakció: A felületi ojtási módszer magában foglalja "a szénszálat aktív monomerek atmoszférájába helyezve, ahol egy iniciátor hatására a monomerek reakcióba lépnek a rost aktív csoportjaival vagy szélén lévő szénatomokkal".

Speciális módosítási módszer: „NH4HCO₃ oldatban a szál felületén főként víz elektrolitikus oxigénfelszabadulási reakciója és egyes elektroaktív anyagok elektrokémiai oxidációs reakciója megy végbe; a szál felületén a különböző oxigéntartalmú funkciós csoportok tartalma a kezelési idő meghosszabbodásával folyamatosan változik, és az NH₄⁺ reakciója a szál felületén lévő amid funkciós csoportokkal nagyszámú szálfelületi funkciós csoportot visz be.” A kapcsolószer módosítása: "A szénszálak felületének kezelésére aminoszilán kapcsolószert (KH550) használtak, kémiailag kötött felületréteget képezve.

Módosítás után: nőtt az aktív funkciós csoportok száma: az O-C=O tartalom 95,24%-kal, a C=O tartalom 508,45%-kal nőtt, így több gyantakötőhely alakult ki."

III. A módosítási effektusok átfogó teljesítménye

A módosítást követően a szénszálak felületi polaritása jelentősen javult, az érintkezési szög csökkent, a nedvesíthetőség pedig javult, ezáltal hatékonyan javultak a kompozit anyag határfelületi tulajdonságai. "A felületmódosítási technológia fokozza a szénszálak felületi aktivitását, erősíti a szénszálak és a mátrixanyag közötti határfelületi tulajdonságokat, és javítja a mátrixhoz való tapadását."

A gyakorlati alkalmazásokban a módosított szénszálak és a gyantamátrix közötti határfelületi nyírószilárdság jelentősen javult. "A DA-val módosított szénszálak és az E51 epoxigyanta IFSS-értéke 65,32 MPa-ra nőtt, ami 47,35%-os növekedés a módosítatlan szénszálakhoz képest."

Összefoglalva,szénszálasA módosítás mind fizikai, mind kémiai mechanizmusokon keresztül hatékonyan javítja a szénszálak és a mátrix közötti határfelületi tulajdonságokat, ezáltal jelentősen javítva a kompozit anyag általános teljesítményét.

A Semicorex kiváló minőséget kínálszénszálas kompozittermékek. Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.

Telefonszám: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com