Bir tedarikçisi olarak15mm doğranmış karbon fiber, Ürünümüzün yapışma özelliklerini artırmanın önemini anlıyorum. Doğranmış karbon lifleri, yüksek mukavemet-ağırlık oranı, mükemmel sertlik ve kimyasal dirençleri nedeniyle otomotiv, havacılık ve yapı dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, karbon liflerinin doğal pürüzsüz ve inert yüzeyi genellikle kompozit malzemelerdeki performanslarını sınırlayabilen matrislerle zayıf yapışmaya yol açar. Bu blog yazısında, daha iyi yapışma için 15 mm doğranmış karbon liflerinin yüzeyini değiştirmek için birkaç etkili yöntemi tartışacağım.
1. Yüzey oksidasyonu
Yüzey oksidasyonu, karbon liflerinin yüzeyini değiştirmek için en yaygın yöntemlerden biridir. Bu işlem, fiber yüzeyde hidroksil (-OH), karboksil (-COOH) ve karbonil (-C = O) gibi polar fonksiyonel grupları tanıtmak için karbon liflerinin oksitleyici ajanlarla işlenmesini içerir. Bu kutup grupları, matris reçinesi ile liflerin ıslanabilirliğini artırabilir ve matris ile kimyasal bağlar oluşturabilir, böylece arayüzey yapışmasını arttırabilir.
Kimyasal oksidasyon, elektrokimyasal oksidasyon ve plazma oksidasyonu dahil olmak üzere yüzey oksidasyonu gerçekleştirmenin birkaç yolu vardır.
Kimyasal oksidasyon
Kimyasal oksidasyon tipik olarak nitrik asit (HNO₃), sülfürik asit (H₂SO₄) veya her ikisinin bir karışımı gibi güçlü oksitleyici ajanlar kullanır. Karbon lifleri, belirli bir sıcaklıkta belirli bir süre boyunca oksitleyici çözeltiye daldırılır. Örneğin, karbon liflerinin 1 - 2 saat boyunca 80 - 100 ° C'de konsantre nitrik asit ve sülfürik asit karışımı ile muamele edilmesi, yüzey oksijen içeriğini önemli ölçüde artırabilir ve yapışma özelliklerini iyileştirebilir. Bununla birlikte, bu yöntem fiber yapısında bir miktar hasara neden olabilir ve bu da lif mukavemetinde bir azalmaya yol açabilir.
Elektrokimyasal oksidasyon
Elektrokimyasal oksidasyon, karbon liflerinin anot olarak hareket ettiği ve uygun bir elektrolit kullanıldığı bir elektrolitik hücrede gerçekleştirilir. Hücreye doğrudan bir akım uygulanır ve fiber yüzeyinde oksidasyon reaksiyonu meydana gelir. Bu yöntem, kimyasal oksidasyona kıyasla oksidasyon işleminin daha iyi kontrolünü sağlar. Oksidasyon derecesi, akım yoğunluğu, oksidasyon süresi ve elektrolit bileşimi değiştirilerek ayarlanabilir. Örneğin, elektrolit olarak sulu bir amonyum bikarbonat (NH₄hco₃) çözeltisi kullanmak ve 5-10 dakika boyunca 1 - 5 mA/cm² akım yoğunluğu uygulamak, liflere önemli hasara neden olmadan fiber yüzeye polar grupları etkili bir şekilde sokabilir.
Plazma oksidasyonu
Plazma oksidasyonu, oksijen iyonları, radikaller ve uyarılmış moleküller gibi yüksek reaktif türler üretmek için düşük basınçlı bir plazma ortamı kullanır. Bu reaktif türler karbon fiber yüzeyi ile reaksiyona girebilir ve fonksiyonel gruplar ekleyebilir. Plazma oksidasyonu, oda sıcaklığında gerçekleştirilebilen kuru bir işlemdir ve bu da fiber yapıya verilen hasarı en aza indirir. Plazma tedavisinde oksijen (O₂), azot (N₂) veya her ikisinin bir karışımı gibi farklı gazlar kullanılabilir. Örneğin, karbon liflerinin 1 - 5 dakika boyunca 50 - 100 W'lik bir güçte oksijen plazması ile işlenmesi, liflerin yüzey enerjisini ve yapışmasını iyileştirebilir.
2. Boyutlandırma tedavisi
Boyutlandırma, karbon liflerinin yüzeyine ince bir polimer kaplama tabakası uygulama işlemidir. Boyutlandırma maddesi, karbon lifleri ve matris reçinesi arasında bir bağlantı ajanı olarak hareket edebilir ve arayüzey yapışmasını iyileştirebilir. Boyutlandırma maddesi, elleçleme ve işleme sırasında lifleri mekanik hasardan koruyabilir.
Epoksi, poliüretan ve poliamid dahil olmak üzere çeşitli boyutlandırma ajanları vardır. Boyutlandırma ajanının seçimi, matris reçinesinin tipine ve spesifik uygulama gereksinimlerine bağlıdır. Örneğin, epoksi boyutlandırma ajanları epoksi matris kompozitleri için yaygın olarak kullanılır, çünkü epoksi reçineleriyle iyi uyumluluğa sahiptirler.
Boyutlandırma işlemi genellikle karbon liflerinin bir boyutlandırma çözeltisine daldırılmasını ve daha sonra belirli bir sıcaklıkta kurutulmasını içerir. Boyutlandırma çözeltisinin konsantrasyonu, daldırma süresi ve kurutma sıcaklığı, boyuttaki liflerin özelliklerini etkileyebilir. Örneğin, ağırlıkça% 1 - 5 epoksi boyutlandırma çözeltisi kullanarak ve karbon liflerinin 1 - 2 dakika daldırılması, ardından 100 - 120 ° C'de 30 - 60 dakika kurutma, fiber yüzeyinde düzgün ve etkili bir boyutlandırma tabakası sağlayabilir.
3. aşılama modifikasyonu
Grefting modifikasyonu, fonksiyonel polimerlerin veya monomerlerin karbon fiber yüzeyine kimyasal olarak bağlanmasını içerir. Bu yöntem, fiber yüzeyine, yapışmayı iyileştirmek için matris reçinesi ile etkileşime girebilen spesifik fonksiyonel gruplar veya polimer zincirleri ekleyebilir.
Grefting modifikasyonu için iki ana yaklaşım vardır: "aşılama" ve "aşılama".
Grefting
"Yaklaşım" yaklaşımında, başlatıcı moleküller ilk olarak karbon fiber yüzeyinde hareketsizleştirilir. Daha sonra monomerler, lif yüzeyindeki başlatıcı yerlerinden polimerize edilir ve liflere kovalent olarak bağlanmış polimer zincirleri oluşturur. Örneğin, yüzey tarafından başlatılan bir atom transfer radikal polimerizasyonu (SI-ATRP) yöntemi kullanılarak, brom içeren başlatıcılar karbon fiber yüzeyine bağlanabilir. Daha sonra, metil metakrilat (MMA) gibi monomerler, lif yüzeyinde aşılanmış poli (metil metakrilat) (PMMA) zincirleri oluşturmak için başlatıcı yerlerinden polimerize edilebilir.
Aşılama
"Grefting to" yaklaşımında, reaktif uçlu önceden sentezlenmiş polimerler - gruplar karbon fiber yüzeyindeki fonksiyonel gruplarla reaksiyona sokulur. Örneğin, amin veya epoksi ucu olan polimerler - gruplar, oksitlenmiş karbon fiber yüzeyi üzerindeki karboksil veya hidroksil grupları ile reaksiyona girebilir ve polimerler ve lifler arasında kovalent bağlar oluşturabilirler.
4. Nanoparçacık kaplama
Karbon fiber yüzeyinin nanoparçacıklarla kaplanması, yapışmayı iyileştirmenin bir başka etkili yoludur. Karbon nanotüpler (CNT'ler), grafen oksit (GO) veya silika nanopartikülleri gibi nanopartiküller, liflerin yüzey pürüzlülüğünü artırabilir ve matris reçinesi ile ek etkileşim yerleri sağlayabilir.
Nanopartiküller, fiber yüzey üzerinde daldırma kaplama, püskürtme - kaplama veya elektroforetik birikme gibi çeşitli yöntemlerle kaplanabilir. Örneğin, daldırma kaplama yönteminde, karbon lifleri bir nanoparçacık süspansiyonuna batırılır ve daha sonra kurutulur. Nanoparçacık süspansiyonunun konsantrasyonu, daldırma süresi ve daldırma döngüsü sayısı, nanopartiküllerin fiber yüzeydeki miktarını ve dağılımını etkileyebilir.
Karbon nanotüpleri kullanırken, fiber yüzeyde lifler ve matris arasındaki mekanik birbirine konulmayı artırabilen üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturabilirler. Grafen oksit, geniş yüzey alanı ve fonksiyonel gruplar içeren bol miktarda oksijen nedeniyle arayüzey yapışmasını geliştirebilir. Silika nanopartikülleri liflerin ıslanabilirliğini artırabilir ve matris reçinesi ile kimyasal bağlar oluşturabilir.
Çözüm
15 mm doğranmış karbon liflerinin yüzeyini değiştirmek, kompozit malzemelerdeki yapışma özelliklerini iyileştirmek için çok önemlidir. Yüzey oksidasyonu, boyutlandırma işlemi, aşılama modifikasyonu ve nanoparçacık kaplama, karbon lifleri ve matris reçinesi arasındaki arayüzey yapışmasını arttırmak için etkili yöntemlerdir. Her yöntemin kendi avantajları ve sınırlamaları vardır ve yöntem seçimi belirli uygulama gereksinimlerine, maliyete ve işleme koşullarına bağlıdır.
Bir tedarikçisi olarak15mm doğranmış karbon fiber, yüksek kaliteli ürünler ve teknik destek sağlamaya kararlıyız. Ürünlerimizle ilgileniyorsanız veya karbon fiber yüzey modifikasyonu hakkında herhangi bir sorunuz varsa, daha fazla tartışma ve potansiyel tedarik fırsatları için lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin. Biz de sunuyoruz20mm doğranmış karbon fiberVe10mm doğranmış karbon fiberfarklı uygulama ihtiyaçlarını karşılamak için.
Referanslar
- Wagner, HD ve Weitsman, YJ (1998). Fiber yüzey işleminin lif - güçlendirilmiş kırılgan matris kompozitlerinde rolü. Kompozitler Bilim ve Teknoloji, 58 (13 - 14), 1879 - 1886.
- Li, W. ve Mai, Y. - W. (2000). Plazma tedavisi ile karbon liflerinin yüzey modifikasyonu. Kompozitler Bölüm A: Uygulamalı Bilim ve Üretim, 31 (7), 759 - 767.
- Kim, J. - K. ve Lee, B. - S. (2003). Boyutlamanın karbon fiber/epoksi kompozitlerin arayüzey yapışması üzerindeki etkisi. Kompozitler Bilim ve Teknoloji, 63 (15), 2221 - 2228.
- Liu, Y. ve Zhang, Z. (2011). Kompozitlerde arayüzey yapışmasını iyileştirmek için poli (etilen glikol) karbon fiberlere aşılama. Kompozitler Bilim ve Teknoloji, 71 (12), 1499 - 1505.
- Wang, X. ve Shi, Y. (2015). Karbon fiber kompozitlerin arayüzey özelliklerini arttırmak için karbon nanotüplerle karbon liflerinin yüzey modifikasyonu: bir inceleme. Kompozitler Bölüm A: Uygulamalı Bilim ve Üretim, 74, 277 - 291.