Modifikasi Serat Karbon

I. Tujuan Modifikasi Serat Karbon

Meningkatkan kompatibilitas antarserat karbondan matriks: Meningkatkan sifat mekanik material komposit dan memperkuat interlocking mekanis, adhesi fisik, dan ikatan kimia antara permukaan serat dan matriks.

Meningkatkan ikatan antar muka: Selama pembuatan, serat karbon menjalani perlakuan karbonisasi suhu tinggi di atas 1000℃, menghasilkan permukaan halus yang tidak memiliki gugus fungsi aktif. Hal ini menyebabkan kelembaman permukaan, daya rekat yang buruk terhadap polimer, dan ikatan antar muka yang lemah, yang secara langsung mempengaruhi kekuatan geser interlaminar material komposit.

Meningkatkan aktivitas permukaan: Hal ini memungkinkan transfer beban tegangan yang efektif antara serat karbon dan material matriks, sehingga meningkatkan nilai material serat dalam aplikasi industri.

Meningkatkan sifat serat: Hal ini mencakup peningkatan ketahanan suhu dan ketahanan oksidasi, yang dapat dicapai dengan memasukkan sejumlah kecil elemen seperti P, B, dan Zn ke permukaan serat atau dengan melapisi dengan lapisan logam atau non-logam.

II. Analisis Mekanisme Modifikasi

1. Mekanisme Modifikasi Fisik: Modifikasi fisik serat karbon terutama mencapai penguatan antarmuka dengan meningkatkan kekasaran permukaan dan luas permukaan spesifik:

Meningkatkan kekasaran permukaan: Metode seperti oksidasi fase gas dan pengolahan plasma dapat meningkatkan kekasaran permukaan serat karbon secara signifikan. "Perlakuan plasma argon tekanan atmosfer dapat meningkatkan kandungan oksigen pada permukaan serat karbon sebesar 22,5%, mengurangi sudut kontak air menjadi 45,1°, dan mempertahankan kekuatan tarik pada 3,23 GPa setelah perawatan 300 detik." Pengujian AFM menunjukkan bahwa kekasaran permukaan (Ra) meningkat dari 0,31 μm menjadi 0,47 μm.

Pengetsaan dan aktivasi permukaan: Perlakuan oksidasi elektrokimia, melalui "proses gabungan pengetsaan oksidasi lapis demi lapis dan perubahan gugus fungsi," menciptakan mikropori dan alur pada permukaan serat karbon, sehingga meningkatkan efek interlocking mekanis.

Peningkatan morfologi permukaan: "Perlakuan plasma menghilangkan kontaminan melalui pemboman fisik dan memasukkan gugus aktif hidroksil/karboksil, yang secara signifikan meningkatkan kekuatan geser antarlapis."

2. Mekanisme modifikasi kimia

Modifikasi kimia serat karbon terutama mencapai peningkatan antarmuka dengan memasukkan gugus fungsi aktif:

Pengenalan gugus fungsi yang mengandung oksigen: Oksidasi fase cair (menggunakan asam nitrat pekat, asam sulfat pekat, hidrogen peroksida, dll. sebagai oksidan) dan oksidasi elektrokimia dapat secara signifikan meningkatkan jenis dan jumlah gugus fungsi yang mengandung oksigen (seperti gugus hidroksil dan karboksil) pada permukaan serat karbon. “Perlakuan potensiometri elektrolitik dapat meningkatkan kandungan oksigen pada permukaan serat karbon dari 9,36% menjadi 18,04%, mengurangi sudut kontak dari 90,2° menjadi 62,4°, dan meningkatkan kekuatan geser interlaminar hingga 56%.”

Pembentukan Ikatan Kimia: "DA atau polidopamin (PDA) terutama mencapai modifikasi pencangkokan kimia dengan mereaksikan -NH₂ dalam molekul dengan gugus fungsi -C=O dan -COO- pada permukaan serat karbon melalui reaksi basa Schiff, membentuk ikatan kimia yang stabil pada permukaan serat karbon."

Reaksi Pencangkokan Permukaan: Metode pencangkokan permukaan melibatkan "penempatan serat karbon dalam atmosfer monomer aktif, di mana, di bawah aksi inisiator, monomer bereaksi dengan gugus aktif atau atom karbon tepi pada serat."

Metode Modifikasi Khusus: "Dalam larutan NH₄HCO₃, permukaan serat terutama mengalami reaksi pelepasan oksigen elektrolitik air dan reaksi oksidasi elektrokimia beberapa zat elektroaktif; kandungan berbagai gugus fungsi yang mengandung oksigen pada permukaan serat berubah secara terus menerus dengan perpanjangan waktu perawatan, dan reaksi NH₄⁺ dengan gugus fungsi pada permukaan serat memasukkan sejumlah besar gugus amino ke dalam permukaan serat." Modifikasi Agen Kopling: "Agen penggandeng aminosilane (KH550) digunakan untuk merawat permukaan serat karbon, membentuk lapisan antarmuka yang terikat secara kimia.

Setelah modifikasi: jumlah gugus fungsi aktif meningkat: kandungan O-C=O meningkat sebesar 95,24%, dan kandungan C=O melonjak sebesar 508,45%, membentuk lebih banyak situs ikatan resin."

AKU AKU AKU. Kinerja Efek Modifikasi yang Komprehensif

Setelah modifikasi, polaritas permukaan serat karbon meningkat secara signifikan, sudut kontak menurun, dan keterbasahan meningkat, sehingga secara efektif meningkatkan sifat antarmuka material komposit. "Teknologi modifikasi permukaan meningkatkan aktivitas permukaan serat karbon, memperkuat sifat antarmuka antara serat karbon dan bahan matriks, serta meningkatkan daya rekatnya pada matriks."

Dalam aplikasi praktis, kekuatan geser antar muka antara serat karbon yang dimodifikasi dan matriks resin meningkat secara signifikan. "IFSS serat karbon yang dimodifikasi DA dan resin epoksi E51 meningkat menjadi 65,32 MPa, meningkat 47,35% dibandingkan serat karbon yang tidak dimodifikasi."

Singkatnya,serat karbonmodifikasi secara efektif meningkatkan sifat antarmuka antara serat karbon dan matriks melalui mekanisme fisik dan kimia, sehingga secara signifikan meningkatkan kinerja keseluruhan material komposit.

Semicorex menawarkan kualitas tinggikomposit serat karbonproduk. Jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan detail tambahan, jangan ragu untuk menghubungi kami.

Hubungi telepon #+86-13567891907

Email: penjualan@semicorex.com