탄소 섬유는 탁월한 특성 높은 강도 및 계수, 부식성, 열 안정성, 피로 지구력 및 항공 우주, 군사 및 산업 응용 분야에서 필수 불가결 한 특성을 자랑합니다. 그러나 처리되지 않은 탄소 섬유 표면은 화학적 불활성을 나타냅니다. 활성 기능 그룹이 부족하여 행렬과 제대로 결합하여 성능을 약화시키는 계면 결함을 만듭니다. 따라서 표면 처리 방법을 이해하는 것이 필수적입니다.
표면 처리의 핵심 목표는 다음과 같습니다.
- 약한 계면 층 형성을 방지합니다
- 최적의 결합 지형을 만듭니다
- 수지 강화 친화력을 향상시킵니다
치료 방법은 두 가지 범주로 분류됩니다.
산화 처리- 극성 그룹을 도입하고 약한 인터페이스를 제거하십시오
비 산화 치료- 반응성 탄소 또는 기타 물질을 퇴적합니다
산화 방법
가스상 산화: 섬유를 산화 가스 (예 : 공기, 오존)에 노출시킵니다. 극 그룹을 도입하고 표면 거칠기를 증가시켜 복합 전단 강도를 향상시킵니다.
액체상 산화: 산화 용액 (질산, 차아 염소산 나트륨)에 섬유를 침지시킨다. 표면을 에칭하여 그루브 및 산소 함유 그룹을 생성하여 수지 접착력을 향상시킵니다.
결합 된 가스-액체 산화: 액체 코팅에 이어 가스 산화를 적용합니다. 섬유 인장 강도와 복합 클리너 전단 강도를 향상시킵니다.
전기 화학 산화: 전해질의 양극 산화. 에폭시 습윤성 및 반응성을 향상시켜 기계적 성능을 높이는 산소/질소 기능 그룹을 생성합니다.
비산화 적 방법
증기 증착: 광섬유-레신 인터페이스에 불분해 탄소를 증착하여 응력을 이완시키고 결합을 강화합니다.
전기 중합: 전기 필드 구동 단량체 중합을 통해 섬유에 중합체 필름을 형성한다. 표면 형태/구성을 수정합니다.
커플 링제 코팅: 이중 반응 그룹을 통해 섬유와 수지를 화학적으로 다루는 양친 매성 분자 (예 : 실란)를 사용합니다.
중합체 코팅: 열처리 후 알루미나 코팅으로 전환하는 폴리 알루미노산을 적용합니다. 금속 매트릭스 복합재의 산화 저항을 향상시킵니다.
수염 성장: 섬유 표면에서 미세 결정 강화 (예 : sic whiskers)를 재배하여 매트릭스와 기계적으로 인터 록을 성장시킵니다.
혈장 치료: 표면을 이온화 된 가스로 에칭하여 거칠기와 활성 부위를 증가시킵니다.
실질적인 고려 사항
증기 증착 및 혈장 처리와 같은 비산화 적 방법은 산업적 확장 성이 부족한 실험적으로 남아 있습니다.
커플 링/폴리머 코팅은 한계 강도 개선을 제공합니다.
전기 중합에는 복잡한 절차가 포함됩니다.
액체 산화는 배치 처리 만 소송됩니다. 가스 산화 지속 시간은 섬유 유형에 따라 다릅니다. 결합 된 산화에는 정확한 제어가 부족합니다.
전기 화학적 산화는 가장 유망한 것으로 나타납니다. 온화하고 제어 가능한 조건에서 습윤성/반응성을 균일하게 향상시키고 산업 표면 공학의 미래 표준으로 생산 라인 포지션을 원활하게 적응합니다.
