Technológia povrchovej úpravy uhlíkových vlákien
Uhlíkové vlákno je široko používané v leteckom a kozmickom priemysle, vo výrobe automobilov, športových potrieb a iných oblastiach vďaka svojim vynikajúcim mechanickým vlastnostiam a ľahkým vlastnostiam. Aby sa však zlepšila pevnosť spojenia medzi uhlíkovými vláknami a matricovým materiálom, je zvyčajne potrebné ošetriť povrch uhlíkových vlákien. Nasleduje niekoľko bežných technológií povrchovej úpravy uhlíkových vlákien:
1. Oxidačná liečba
Oxidačná úprava je vytvorenie funkčných skupín obsahujúcich kyslík na povrchu uhlíkového vlákna chemickými alebo elektrochemickými metódami, čím sa zlepší jeho povrchová aktivita. Bežné spôsoby oxidačného spracovania zahŕňajú oxidáciu v kvapalnej fáze, oxidáciu v plynnej fáze a elektrochemickú oxidáciu.
- Oxidácia v kvapalnej fáze: Použitie oxidačných roztokov (ako je kyselina dusičná, kyselina fosforečná atď.) na úpravu uhlíkových vlákien môže zvýšiť drsnosť povrchu vlákna a obsah funkčných skupín obsahujúcich kyslík.
- Oxidácia v plynnej fáze: Použitie oxidačných plynov, ako je vzduch a kyslík, na úpravu uhlíkových vlákien pri vysokej teplote môže generovať viac funkčných skupín obsahujúcich kyslík a zlepšiť povrchovú aktivitu vlákna.
- Elektrochemická oxidácia: Vrstva oxidu sa vytvára na povrchu uhlíkových vlákien elektrochemickými metódami. Táto metóda je ľahko ovládateľná a spôsobuje menšie poškodenie vlákna.
2. Liečba plazmou
Plazmová úprava je úprava povrchu uhlíkových vlákien pomocou aktívnych častíc v plazme. Táto metóda môže zaviesť rôzne funkčné skupiny na povrch vlákna, aby sa zlepšila jeho pevnosť spojenia s materiálom matrice. Bežne používané plazmy zahŕňajú vzduch, kyslík, dusík atď.
3. Liečba ožarovaním
Ožarovaním sa má zvýšiť drsnosť povrchu a obsah funkčných skupín obsahujúcich kyslík vystavením uhlíkových vlákien gama lúčom alebo laserovým lúčom. Táto metóda môže výrazne zlepšiť pevnosť spojenia medzi uhlíkovými vláknami a matricovým materiálom.
4. Ošetrenie povlakom
Ošetrenie povlakom je nanesenie funkčného povlaku na povrch uhlíkových vlákien, aby sa zlepšila jeho pevnosť spojenia s matricovým materiálom. Bežné náterové materiály zahŕňajú epoxidovú živicu, polyuretán atď.
5. Povrchová čistiaca úprava
Ošetrenie povrchového čistenia má za úlohu odstrániť nečistoty a kontaminanty na povrchu uhlíkového vlákna a zlepšiť jeho pevnosť spojenia s matricovým materiálom. Bežné metódy zahŕňajú vysokoteplotný ohrev, čistenie rozpúšťadlom atď.
Záver
Technológia povrchovej úpravy uhlíkových vlákien hrá dôležitú úlohu pri zlepšovaní výkonu kompozitov vystužených uhlíkovými vláknami. Výberom vhodnej metódy povrchovej úpravy možno výrazne zlepšiť pevnosť spojenia medzi uhlíkovými vláknami a matricovým materiálom, čím sa zlepší celkový výkon kompozitných materiálov. Rôzne metódy povrchovej úpravy majú svoje výhody a nevýhody a vhodná metóda by sa mala zvoliť podľa špecifických požiadaviek aplikácie.
