5 principaux types de méthodes de modification de surface pour la fibre de carbone
La fibre de carbone (CF), en tant que nouveau type de matériau composite renforcé, a été largement utilisée dans diverses industries et a attiré beaucoup d’attention. Cependant, la surface de la FK est relativement lisse et ne contient aucun groupe actif. La surface de la fibre est chimiquement inerte, de sorte que la fibre a une faible hydrophilie et une mauvaise adhérence à la matrice, et est facile à tomber. Il est donc nécessaire d’améliorer l’interface entre CF et le renfort matriciel.
Jusqu’à présent, les méthodes courantes de modification de surface de la fibre de carbone comprennent principalement la modification du revêtement, la modification du greffage de surface, la modification par oxydation, la modification par plasma et la modification des joints, parmi lesquels le traitement d’oxydation et le traitement de greffage de surface sont les plus populaires. Méthodes. Ces méthodes de modification améliorent la mouillabilité de la fibre, la liaison chimique et le verrouillage mécanique avec la matrice pour former une couche de transition, favorisent une transmission uniforme des contraintes et réduisent la concentration des contraintes.
La surface de la fibre de carbone est lisse, contient peu de groupes actifs et n’adhère pas fermement à la matrice. Dans les applications normales, il est nécessaire d’améliorer le taux d’adhésion. Une méthode consiste à rendre rugueuse la surface lisse de la fibre de carbone par des effets physiques, en créant des rainures ou de petits trous pour augmenter la zone de contact avec le matériau de la matrice. Des polymères ou des nanoparticules peuvent être introduits dans la fibre. Dans les rainures de la surface, la fibre et le polymère peuvent être mécaniquement verrouillés ensemble grâce à la forme rugueuse de la surface de la fibre après durcissement, ce qui entraîne un effet de verrouillage mécanique évident entre la fibre et la matrice, ce qui est bénéfique pour améliorer la résistance de l’interface.
1. Modification du revêtement
La modification du revêtement en fibre de carbone peut couvrir une variété de matériaux, tels que les sels métalliques, les alliages métalliques, les nanomatériaux de carbone, etc., par pulvérisation, dépôt physique ou chimique, polymères, méthodes sol-gel et processus de revêtement. Après revêtement, la surface des CF a des propriétés différentes.
2. Greffe de surface
Le greffage de surface en fibre de carbone est une méthode de modification ascendante et largement étudiée de CF. Par rapport aux méthodes d’oxydation et de revêtement de surface, le greffage de surface peut donner au polymère greffé une meilleure adhérence à la surface CF. Par rayonnement ou réaction chimique, la réaction de greffage est déclenchée à la surface des CF et des polymères avec des groupes fonctionnels sont introduits à la surface des CF, ce qui améliore la résistance de l’interface du matériau composite.
3. Traitement d’oxydation
Le traitement d’oxydation des fibres de carbone est une méthode de modification simple qui augmente non seulement la répartition et la taille des pores sur la surface CF, mais introduit également différentes concentrations de groupes fonctionnels contenant de l’oxygène, ce qui a un impact significatif sur l’adhésion à l’interface du matériau et l’efficacité d’immobilisation ( C’EST À DIRE). Influence.
4. Traitement plasma
Le traitement au plasma est une méthode de traitement importante et efficace pour une variété de matériaux, y compris les matériaux carbonés. Un plasma d’énergie suffisamment élevée est utilisé pour frapper la surface du CF, provoquant la rupture et la réorganisation des liaisons chimiques sur la surface, améliorant ainsi la structure de surface et les performances de la fibre de carbone pour obtenir une bonne adhérence entre le CF et le matériau de la matrice. Le traitement au plasma présente les avantages d’une opération simple, d’un rendement élevé, d’une protection verte et environnementale.
5. Modification conjointe
Les méthodes de modification unique mentionnées ci-dessus présentent plus ou moins de défauts. Par exemple, le CF modifié par revêtement a une faible adhérence entre le revêtement et le CF, nécessite l’utilisation de solvants pendant le processus de fabrication, a une faible efficacité de préparation et est difficile à produire en continu ; l’investissement dans les équipements de traitement au plasma est coûteux ; dans l’oxydation chimique humide et l’électrolyse Une certaine contamination liquide est inévitable pendant le traitement chimique, et les conditions de modification doivent être contrôlées avec précision dans l’oxydation en phase gazeuse pour empêcher une oxydation excessive de détruire la structure interne du CF, et l’utilisation de nanomatériaux ou de polymères greffés pour modifier la surface des fibres de carbone est complexe.
Par conséquent, lors de la modification de la surface de la fibre de carbone, la modification des joints à l’aide de plusieurs méthodes de modification peut éviter les inconvénients liés à leur utilisation seule et combiner les avantages les uns avec les autres. C’est la direction principale du traitement de modification de surface des fibres de carbone à l’avenir.