Pengubahsuaian Serat Karbon

I. Tujuan Pengubahsuaian Serat Karbon

Meningkatkan keserasian antaragentian karbondan matriks: Meningkatkan sifat mekanikal bahan komposit dan mengukuhkan jalinan mekanikal, lekatan fizikal, dan ikatan kimia antara permukaan gentian dan matriks.

Memperbaiki ikatan antara muka: Semasa pembuatan, gentian karbon menjalani rawatan pengkarbonan suhu tinggi melebihi 1000 ℃, menyebabkan permukaan licin tidak mempunyai kumpulan berfungsi aktif. Ini membawa kepada lengai permukaan, lekatan yang lemah pada polimer, dan ikatan antara muka yang lemah, secara langsung menjejaskan kekuatan ricih interlaminar bahan komposit.

Meningkatkan aktiviti permukaan: Ini membolehkan pemindahan beban tegasan yang berkesan antara gentian karbon dan bahan matriks, dengan itu meningkatkan nilai bahan gentian dalam aplikasi industri.

Memperbaiki sifat gentian: Ini termasuk meningkatkan rintangan suhu dan rintangan pengoksidaan, yang boleh dicapai dengan memasukkan jumlah surih unsur seperti P, B, dan Zn ke permukaan gentian atau dengan menyalut dengan lapisan logam atau bukan logam.

II. Analisis Mekanisme Pengubahsuaian

1. Mekanisme Pengubahsuaian Fizikal: Pengubahsuaian fizikal gentian karbon terutamanya mencapai tetulang antara muka dengan meningkatkan kekasaran permukaan dan luas permukaan tertentu:

Meningkatkan kekasaran permukaan: Kaedah seperti pengoksidaan fasa gas dan rawatan plasma boleh meningkatkan kekasaran permukaan gentian karbon dengan ketara. "Rawatan plasma argon tekanan atmosfera boleh meningkatkan kandungan oksigen pada permukaan gentian karbon sebanyak 22.5%, mengurangkan sudut sentuhan air kepada 45.1°, dan mengekalkan kekuatan tegangan pada 3.23 GPa selepas 300 saat rawatan." Ujian AFM menunjukkan bahawa kekasaran permukaan (Ra) meningkat daripada 0.31 μm kepada 0.47 μm.

Goresan dan pengaktifan permukaan: Rawatan pengoksidaan elektrokimia, melalui "proses gabungan goresan pengoksidaan lapisan demi lapisan dan perubahan kumpulan berfungsi," mencipta liang mikro dan alur pada permukaan gentian karbon, meningkatkan kesan saling mengunci mekanikal.

Peningkatan morfologi permukaan: "Rawatan plasma membuang bahan cemar melalui pengeboman fizikal dan memperkenalkan kumpulan aktif hidroksil/karboksil, meningkatkan kekuatan ricih interlayer dengan ketara."

2. Mekanisme pengubahsuaian kimia

Pengubahsuaian kimia gentian karbon terutamanya mencapai peningkatan antara muka dengan memperkenalkan kumpulan berfungsi aktif:

Pengenalan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen: Pengoksidaan fasa cecair (menggunakan asid nitrik pekat, asid sulfurik pekat, hidrogen peroksida, dll. sebagai oksidan) dan pengoksidaan elektrokimia boleh meningkatkan jenis dan bilangan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen dengan ketara (seperti kumpulan hidroksil dan karboksil) pada permukaan gentian karbon. "Rawatan potensiometrik elektrolitik boleh meningkatkan kandungan oksigen pada permukaan gentian karbon daripada 9.36% kepada 18.04%, mengurangkan sudut sentuhan daripada 90.2° kepada 62.4°, dan meningkatkan kekuatan ricih interlaminar sehingga 56%.

Pembentukan Ikatan Kimia: "DA atau polydopamine (PDA) terutamanya mencapai pengubahsuaian cantuman kimia dengan bertindak balas -NH₂ dalam molekul dengan kumpulan berfungsi -C=O dan -COO- pada permukaan gentian karbon melalui tindak balas asas Schiff, membentuk ikatan kimia yang stabil pada permukaan gentian karbon."

Reaksi Cantuman Permukaan: Kaedah cantuman permukaan melibatkan "meletakkan gentian karbon dalam suasana monomer aktif, di mana, di bawah tindakan pemula, monomer bertindak balas dengan kumpulan aktif atau atom karbon tepi pada gentian."

Kaedah Pengubahsuaian Khas: "Dalam larutan NH₄HCO₃, permukaan gentian terutamanya mengalami tindak balas pembebasan oksigen elektrolitik air dan tindak balas pengoksidaan elektrokimia beberapa bahan elektroaktif; kandungan pelbagai kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen pada permukaan gentian berubah secara berterusan dengan lanjutan masa rawatan, dan tindak balas NH₄⁺ dengan kumpulan berfungsi pada permukaan gentian menghasilkan bilangan amida yang besar." Pengubahsuaian Ejen Gandingan: "Ejen gandingan aminosilane (KH550) digunakan untuk merawat permukaan gentian karbon, membentuk lapisan antara muka yang terikat secara kimia.

Selepas pengubahsuaian: bilangan kumpulan berfungsi aktif meningkat: kandungan O-C=O meningkat sebanyak 95.24%, dan kandungan C=O melonjak sebanyak 508.45%, membentuk lebih banyak tapak ikatan resin."

III. Prestasi Komprehensif Kesan Pengubahsuaian

Selepas pengubahsuaian, kekutuban permukaan gentian karbon bertambah baik dengan ketara, sudut sentuhan berkurangan, dan kebolehbasahan dipertingkatkan, dengan itu berkesan meningkatkan sifat antara muka bahan komposit. "Teknologi pengubahsuaian permukaan meningkatkan aktiviti permukaan gentian karbon, menguatkan sifat antara muka antara gentian karbon dan bahan matriks, dan meningkatkan lekatannya pada matriks."

Dalam aplikasi praktikal, kekuatan ricih antara muka antara gentian karbon diubah suai dan matriks resin bertambah baik dengan ketara. "IFSS gentian karbon yang diubah suai DA dan resin epoksi E51 meningkat kepada 65.32 MPa, peningkatan 47.35% berbanding gentian karbon yang tidak diubahsuai."

Secara ringkasnya,gentian karbonpengubahsuaian berkesan meningkatkan sifat antara muka antara gentian karbon dan matriks melalui kedua-dua mekanisme fizikal dan kimia, dengan itu meningkatkan prestasi keseluruhan bahan komposit dengan ketara.

Semicorex menawarkan kualiti tinggikomposit gentian karbonproduk. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Hubungi # telefon +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com