碳纖維界面改性的意義和方法
碳纖維復(fù)合材料由碳纖維原絲和樹脂基體共同組成，兩者的組合水平?jīng)Q定了材料的力學(xué)性能。有一個(gè)名詞需要更多的了解一下，碳纖維界面改性，先由智上新材料帶你認(rèn)識(shí)一下什么是碳纖維界面吧。
碳纖維界面是什么意思？
這個(gè)界面指的是碳纖維與樹脂基體之間通過一系列的物理、化學(xué)作用形成的第三相。其中，高性能熱塑性樹脂作為連續(xù)相，碳纖維作為增強(qiáng)相，它們兩者之間通過界面層結(jié)合。
碳纖維界面改性的意義在哪？
界面相作為纖維與樹脂間應(yīng)力傳遞的紐帶，直接影響到內(nèi)部應(yīng)力的傳遞和分散，損傷的傳播和抑制對(duì)復(fù)合材料整體性能起著決定性作用。碳纖維界面改性的目的就是改善碳纖維與樹脂之間的組合關(guān)系，將兩者緊密的聯(lián)系在一起，可以看做是打好基礎(chǔ)。
碳纖維界面改性的3種方法
1、增容劑法：增容劑是指借助分子間化學(xué)或者物理作用，促使兩種原本并不相容的物質(zhì)能夠較好地結(jié)合在一起的助劑。熱塑性樹脂黏度大，與碳纖維的浸潤性差，可以基于“相似相容”原理，采用增容劑對(duì)熱塑性樹脂基體進(jìn)行改性，增加碳纖維與樹脂基體之間的相容性。除此之外，增容劑還可以增加碳纖維與樹脂間的界面化學(xué)鍵合作用，使之形成穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)，從而提高復(fù)合材料的界面黏結(jié)強(qiáng)度。
2、結(jié)晶行為調(diào)控法：熱塑性聚合物的結(jié)晶行為對(duì)復(fù)合材料界面性能也有顯著的影響，例如，復(fù)合材料界面區(qū)域的橫晶尺寸、核密度、結(jié)晶度都會(huì)影響到復(fù)合材料的界面性能。在復(fù)合材料界面區(qū)域，結(jié)晶性樹脂基體往往會(huì)形成橫晶層。通過對(duì)復(fù)合材料成型過程中的冷卻、退火等工藝進(jìn)行調(diào)整，就能有效控制纖維表面附近樹脂基體的結(jié)晶行為，進(jìn)而提高復(fù)合材料的界面黏結(jié)強(qiáng)度。此法的原理是增強(qiáng)纖維表面對(duì)樹脂基體產(chǎn)生的結(jié)晶效應(yīng)，在纖維的表面附近形成橫晶，而橫晶可以加強(qiáng)樹脂基體與增強(qiáng)纖維之間的界面黏結(jié)。
3、碳纖維表面改性法：碳纖維表面改性能夠在碳纖維表面引入化學(xué)活性基團(tuán)和納米增強(qiáng)顆粒，通過提高碳纖維的表面化學(xué)活性、表面可浸潤性、表面粗糙度，改善樹脂基體與碳纖維的結(jié)合力，最終提高復(fù)合材料的界面性能。常見的表面改性方法有上漿劑法、納米微粒改性法、表面氧化法、等離子體處理法等。
碳纖維界面改性直接影響了碳纖維復(fù)合材料制品的綜合性能，是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，至于如何選擇改性方法，需要從廠家自身的情況出發(fā)進(jìn)行選擇。
