W materiale kompozytowym, wydajność włókna szklanego jako kluczowego elementu wzmacniającego w dużej mierze zależy od zdolności wiązania międzyfazowego między włóknem a matrycą. Wytrzymałość tego wiązania międzyfazowego decyduje o zdolności przenoszenia naprężeń pod obciążeniem włókna szklanego, a także o jego stabilności przy wysokiej wytrzymałości. Generalnie, wiązanie międzyfazowe między włóknem szklanym a materiałem matrycy jest bardzo słabe, co ogranicza zastosowanie włókna szklanego w wysokowydajnych materiałach kompozytowych. Dlatego też, zastosowanie procesu powlekania środkiem klejącym w celu optymalizacji struktury międzyfazowej i wzmocnienia wiązania międzyfazowego jest kluczową metodą poprawy wydajności kompozytów z włókna szklanego.
Środek klejący tworzy warstwę molekularną na powierzchniwłókno szklane, co może skutecznie zmniejszyć napięcie międzyfazowe, zwiększając hydrofilowość lub oleofilowość powierzchni włókna szklanego, co poprawia kompatybilność z matrycą. Na przykład, użycie środka klejącego zawierającego grupy chemicznie aktywne może tworzyć wiązania chemiczne z powierzchnią włókna szklanego, dodatkowo zwiększając wytrzymałość wiązania międzyfazowego.
Badania wykazały, że środki klejące na poziomie nano mogą bardziej równomiernie pokrywać powierzchnię włókna szklanego i wzmacniać wiązania mechaniczne i chemiczne między włóknem a matrycą, skutecznie poprawiając tym samym jego właściwości mechaniczne. Jednocześnie, odpowiednia formuła środka klejącego może regulować energię powierzchniową włókna i zmieniać jego zwilżalność, co prowadzi do silnej adhezji międzyfazowej między włóknem a różnymi materiałami matrycy.
Różne procesy powlekania mają również istotny wpływ na poprawę wytrzymałości wiązania międzyfazowego. Na przykład, powlekanie wspomagane plazmą może wykorzystywać zjonizowany gaz do obróbkiwłókno szklanepowierzchnię, usuwając materię organiczną i zanieczyszczenia, zwiększając aktywność powierzchniową, a tym samym poprawiając wiązanie środka klejącego z powierzchnią włókna.
Sam materiał matrycy również odgrywa kluczową rolę w wiązaniu międzyfazowym. Opracowanie nowych formulacji matryc, które charakteryzują się silniejszym powinowactwem chemicznym do poddanych obróbce włókien szklanych, może prowadzić do znacznych ulepszeń. Na przykład, matryce o wysokim stężeniu grup reaktywnych mogą tworzyć silniejsze wiązania kowalencyjne z klejonką na powierzchni włókna. Ponadto, modyfikacja lepkości i właściwości płynięcia materiału matrycy może zapewnić lepszą impregnację wiązki włókien, minimalizując puste przestrzenie i defekty na styku, które są częstym źródłem osłabienia.
Sam proces produkcji można zoptymalizować, aby poprawić wiązanie międzyfazowe. Techniki takie jakinfuzja próżniowaLubformowanie transferowe żywicy (RTM)może zapewnić bardziej równomierne i całkowite zwilżeniewłókna szklaneprzez matrycę, eliminując kieszenie powietrzne, które mogą osłabiać wiązanie. Dodatkowo, zastosowanie nacisku zewnętrznego lub kontrolowanych cykli temperaturowych podczas utwardzania może sprzyjać bliższemu kontaktowi między włóknem a matrycą, co prowadzi do wyższego stopnia usieciowania i silniejszego połączenia.
Poprawa wytrzymałości wiązań międzyfazowych kompozytów z włókna szklanego to kluczowy obszar badań o istotnych zastosowaniach praktycznych. Chociaż zastosowanie środków klejących i różnych procesów powlekania stanowi podstawę tych badań, istnieje kilka innych możliwości dalszej poprawy wydajności.
Czas publikacji: 04.09.2025
