Като доставчик на въглеродни влакна станах свидетел от първа ръка невероятната гъвкавост и потенциал на този забележителен материал. Въглеродните влакна са известни с високото си съотношение сила към тегло, отлична скованост и устойчивост на корозия, което го прави най-добър избор в различни индустрии, от аерокосмически и автомобилни до спортно оборудване и строителство. Въпреки това, за да се използва напълно възможностите му, често се изискват подходящи повърхностни обработки. В този блог ще проуча различните повърхностни обработки за въглеродни влакна и тяхното значение.
Защо повърхностните обработки имат значение за въглеродните влакна
Преди да се задълбочите в специфичните лечения, е от съществено значение да разберете защо са необходими. Повърхността на въглеродните влакна, в своето сурово състояние, има сравнително лоши свойства на адхезия. Когато се използва в композити, където се комбинира с матричен материал (като епоксидна смола), слаб интерфейс между влакното и матрицата може да доведе до намаляване на механичните характеристики. Повърхностните обработки засилват свързването между въглеродните влакна и матрицата, подобрявайки общите свойства на композита. Освен това, повърхностните обработки могат да предпазят въглеродните влакна от фактори на околната среда, като влага и химикали, които могат да влошат работата му във времето.
Окислителни лечения
Едно от най -често срещаните повърхностни обработки за въглеродни влакна е окисляването. Окисляването може да бъде постигнато чрез различни методи, включително окисляване на газ-фаза и окисляване на течна фаза.
Газ - фазово окисляване
При газово -фазово окисляване въглеродните влакна са изложени на окислителен газ, като въздух или кислород, при повишени температури. Този процес създава функционални групи, като хидроксилни (-OH) и карбоксилни (-COOH) групи на повърхността на влакната. Тези функционални групи увеличават повърхностната енергия на въглеродните влакна, което я прави по -реактивна и подобрява адхезията му към матричния материал. Например, в аерокосмическата индустрия се използват газово окислени въглеродни влакна за създаване на компоненти с висока производителност за компоненти на самолета. Подобрената адхезия между влакното и матрицата на смолата осигурява по -добър трансфер на натоварване и структурна цялост.
Течност - фазово окисляване
Окисляването на течността - фазата включва потапяне на въглеродните влакна в окислителен разтвор, като азотна киселина или водороден пероксид. Този метод е по -контролируем от газово -фазовото окисляване и може да се използва за прецизно регулиране на повърхностните свойства на въглеродните влакна. Окисляването на течността - фазата също може да въведе по -сложни функционални групи на повърхността на влакната, като допълнително подобрява неговите свойства на адхезия. Това обаче изисква внимателно боравене с окислителните средства, тъй като те могат да бъдат опасни.
Плазмено лечение
Плазмената обработка е друг ефективен метод на повърхностно обработка на въглеродни влакна. Плазмата е силно енергизирано състояние на материята, състоящо се от йони, електрони и неутрални частици. Когато въглеродните влакна са изложени на плазмена среда, високото енергийни частици в плазмата взаимодействат с повърхността на влакната, създавайки свободни радикали и въвеждат функционални групи.
Има два основни типа плазмена лечение: плазма с ниско налягане и атмосферна - плазма на налягане. Плазменото лечение с ниско налягане се извършва във вакуумна камера и осигурява по -равномерно лечение. Може да се използва за модифициране на повърхностната химия на въглеродните влакна на наноразмер, подобрявайки неговата омокряемост и адхезия. Атмосферното - плазменото лечение под налягане, от друга страна, е по -удобно и разходи - ефективно, тъй като може да се извърши в открита среда. Той е подходящ за производство на големи мащаби и може бързо да се лекува повърхности на въглеродни влакна. Плазмените въглеродни влакна се използват широко в автомобилната индустрия, където те допринасят за развитието на леки и висококачествени части за автомобили.
Обработки за покритие
Обработването на покритието включва прилагане на тънък слой материал върху повърхността на въглеродните влакна. Това може да се направи за подобряване на адхезията, защита на влакното или осигуряване на допълнителна функционалност.
Оразмеряване на покритието
Оразмеряването е често срещано покритие за въглеродни влакна. По време на производствения процес е тънък полимерен слой, приложен към влакното. Агентът за оразмеряване служи на множество цели. Първо, той предпазва въглеродните влакна от механични увреждания по време на работа и преработка. Второ, тя подобрява намокрянето на влакното от матричната смола, улеснявайки по -доброто импрегниране. Могат да бъдат избрани различни оразмерени агенти в зависимост от специфичното приложение и вида на използваната матрична смола. Например, агентите за оразмеряване на епоксидни основания често се използват, когато въглеродните влакна се комбинират с епоксидна смола в композити.
Функционални покрития
В допълнение към оразмеряването, функционалните покрития могат да се прилагат върху въглеродни влакна, за да се осигурят специфични свойства. Например, проводимо покритие може да се прилага върху въглеродни влакна, за да се направи електрически проводим. Това е полезно в приложения като електромагнитно екраниране в електронни устройства. Корозията - устойчивото покритие може да предпази въглеродните влакна от сурови химически среди, разширявайки експлоатационния си живот в индустрии като морска и химическа обработка.
Химическо присаждане
Химическото присаждане е по -усъвършенстван метод на обработка на повърхността, който включва ковалентно свързване на специфични молекули или полимери с повърхността на въглеродните влакна. Този метод позволява прецизен контрол на повърхностните свойства на въглеродните влакна.
Например, функционалните мономери могат да бъдат присадени върху повърхността на въглеродните влакна, за да се създаде реактивен слой. След това тези реактивни групи могат да реагират с матричната смола по време на композитно производство, образувайки силни химични връзки. Химическото присаждане може значително да подобри междуфазната якост между въглеродните влакна и матрицата, което води до засилени механични свойства на композита. Този метод обаче е сравнително сложен и изисква внимателен контрол на реакционните условия.
Ролята на различните видове въглеродни влакна в повърхностните обработки
Важно е да се отбележи, че различните видове въглеродни влакна могат да реагират различно на повърхностните обработки. Например,Тиган влакное един от най -често използваните прекурсори за производство на въглеродни влакна. Пан - на базата на въглеродни влакна имат сравнително гладка повърхност и могат да се възползват значително от повърхностните обработки, за да подобрят свойствата на адхезията.
Район въглеродни влакна, от друга страна, има различна микроструктура и химичен състав в сравнение с въглеродните влакна на базата на PAN. Повърхностните обработки за въглеродни влакна на Rayon трябва да бъдат съобразени с неговите специфични характеристики, за да се постигнат оптимални резултати.
На китайския пазар,Китай от въглеродни влакнаПредлага широка гама от продукти от въглеродни влакна. Китайските производители непрекъснато изследват нови технологии за обработка на повърхността, за да отговорят на нарастващото търсене на композити с въглеродни влакна с високи производителност в различни индустрии.
Заключение
Повърхностните обработки играят решаваща роля за повишаване на работата на въглеродните влакна. Независимо дали става въпрос за окисляване, плазмена обработка, покритие или химическо присаждане, всеки метод предлага уникални предимства и може да бъде съобразен с конкретни приложения. Като доставчик на въглеродни влакна, аз се ангажирам да предоставя продукти с висококачествени въглеродни влакна с подходящи повърхностни обработки, за да отговоря на разнообразните нужди на нашите клиенти.
Ако се интересувате да научите повече за нашите продукти от въглеродни влакна или да обсъдите потенциални възможности за обработка на повърхността за вашето конкретно приложение, ви насърчавам да се свържете с нас за поръчки и по -нататъшни дискусии. Очакваме с нетърпение да си сътрудничим с вас, за да създадем иновативни решения с помощта на въглеродни влакна.
ЛИТЕРАТУРА
- Watt, W., & Perov, BV (ред.). (1985). Наръчник за композити от въглеродни влакна. Elsevier.
- Ishikawa, T., & Chou, Tw (1982). Матрица - интерфейс на влакната в композитите от въглеродни влакна. Списание за композитни материали, 16 (3), 216 - 230.
- Friedrich, K., & Welle, F. (1995). Повърхностна модификация на въглеродни влакна за подобрена адхезия в композитите. Composites Science and Technology, 54 (2), 131 - 138.