1. Tiền xử lý bề mặt sợi carbon
Trước khi xử lý và sửa đổi bề mặt, bề mặt sợi carbon cảm thấy đầu tiên cần được xử lý trước để loại bỏ tạp chất bề mặt và vết dầu. Điều này thường bao gồm các bước sau:
Vệ sinh: Dùng các dung môi hữu cơ như cồn, axit axetic hoặc axeton để lau hoặc ngâm bề mặt nỉ sợi carbon để loại bỏ dầu mỡ, bụi, nhựa đường và các chất gây ô nhiễm khác. Bước này đảm bảo độ sạch của bề mặt nỉ sợi carbon và tạo nền sạch cho quá trình xử lý tiếp theo.
Làm nhám bề mặt: Để mang lại độ bám dính và khả năng thấm tốt hơn, bề mặt nỉ của sợi carbon cần được làm nhám. Điều này có thể đạt được bằng cách mài nhẹ bề mặt sợi carbon bằng các phương tiện cơ học, chẳng hạn như giấy nhám hoặc máy mài, để tăng độ nhám của bề mặt. Bề mặt nhám giúp tăng cường lực liên kết giữa sợi carbon và vật liệu ma trận và cải thiện hiệu suất của vật liệu composite.
Quá trình oxy hóa trước ở nhiệt độ thấp: Trong một số trường hợp, bề mặt nỉ bằng sợi carbon cũng cần được oxy hóa trước. Mục đích của quá trình tiền oxy hóa là tuần hoàn hóa các chuỗi phân tử tuyến tính trong sợi thô thành cấu trúc chịu nhiệt để đảm bảo rằng nó sẽ không bị cháy hoặc tan chảy trong quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ cao tiếp theo và tránh nóng chảy và tạo thành dây tóc. Bước này thường được thực hiện trong nitơ hoặc không khí và quá trình khử nước của sợi đạt được bằng cách kiểm soát tốc độ gia nhiệt và thời gian gia nhiệt. Quá trình oxy hóa trước trong không khí thuận lợi hơn cho phản ứng khử nước.
2. Xử lý bề mặt nỉ bề mặt sợi carbon
Mục đích của việc xử lý bề mặt là tăng độ nhám của bề mặt. bề mặt sợi carbon cảm thấy và cải thiện diện tích tiếp xúc và lực liên kết của nó với vật liệu nền. Các phương pháp xử lý bề mặt thường được sử dụng bao gồm:
Phương pháp oxy hóa hóa học: Sử dụng chất oxy hóa để oxy hóa bề mặt sợi carbon để tạo ra các nhóm chức chứa oxy, tăng độ phân cực bề mặt và cải thiện khả năng tương thích với vật liệu nền.
Phương pháp oxy hóa điện hóa: Trong dung dịch điện phân, bề mặt sợi carbon được oxy hóa bằng cách cho dòng điện tạo ra lớp oxit đồng đều hơn.
Phương pháp xử lý bằng plasma: Sử dụng plasma bắn phá bề mặt sợi carbon gây ăn mòn và oxy hóa bề mặt, làm tăng độ nhám và hoạt tính bề mặt.
3. Xử lý sửa đổi bề mặt sợi carbon
Việc xử lý sửa đổi nhằm mục đích cải thiện hơn nữa các thuộc tính giao diện giữa sợi carbon và vật liệu nền bằng cách giới thiệu các nhóm chức năng hoặc chất cụ thể. Các phương pháp sửa đổi phổ biến bao gồm:
Sửa đổi lớp phủ: Phủ một lớp vật liệu phủ có đặc tính cụ thể, chẳng hạn như polyme, kim loại hoặc gốm sứ, lên bề mặt sợi carbon để cải thiện khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn hoặc dẫn nhiệt.
Sửa đổi mảnh ghép: Ghép các chuỗi phân tử có đặc tính cụ thể lên bề mặt sợi carbon thông qua các phản ứng hóa học, từ đó thay đổi tính chất hóa học bề mặt của nó và tăng cường lực liên kết giao diện với vật liệu ma trận.
Biến tính hỗn hợp: Sợi carbon tổng hợp với các vật liệu khác (như hạt nano, ống nano carbon, v.v.) để tạo thành vật liệu composite có đặc tính tuyệt vời, cải thiện hơn nữa hiệu suất của sợi carbon.
4. Xử lý hậu kỳ và đánh giá hiệu suất
Sau khi xử lý và sửa đổi bề mặt, tấm thảm bề mặt bằng sợi carbon cần phải trải qua quá trình xử lý sau và đánh giá hiệu suất để đảm bảo đáp ứng yêu cầu sử dụng.
Xử lý sau: Làm sạch và lau khô bề mặt nỉ sợi carbon biến tính để loại bỏ cặn và tạp chất sinh ra trong quá trình xử lý.
Đánh giá hiệu suất: Sử dụng một loạt các phương pháp thử nghiệm để đánh giá hiệu suất của thảm bề mặt sợi carbon đã được biến đổi, bao gồm độ bền liên kết giao diện, tính chất cơ học, tính chất nhiệt, v.v. Dựa trên kết quả đánh giá, quy trình xử lý và sửa đổi bề mặt có thể được tối ưu hóa và điều chỉnh để có hiệu suất tốt hơn.
5. Những điều cần lưu ý
Trong quá trình xử lý bề mặt và biến tính bề mặt nỉ sợi carbon, bạn cần chú ý những điểm sau:
Chọn phương pháp điều trị và chất điều chỉnh thích hợp để đảm bảo hiệu quả điều trị và điều chỉnh tối ưu.
Kiểm soát các thông số như nhiệt độ và thời gian trong quá trình xử lý và sửa đổi để tránh làm hỏng sợi carbon.
Bề mặt sợi carbon đã qua xử lý được rửa sạch và sấy khô kỹ lưỡng để loại bỏ cặn và tạp chất. Tiến hành đánh giá hiệu suất nghiêm ngặt trên bề mặt nỉ sợi carbon biến tính để đảm bảo đáp ứng yêu cầu sử dụng.
Việc xử lý bề mặt và sửa đổi bề mặt sợi carbon là một quá trình phức tạp và tinh vi, đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố để đạt được hiệu quả cải thiện hiệu suất tốt nhất. Thông qua các phương pháp xử lý và sửa đổi hợp lý, lực liên kết giao diện giữa sợi carbon và vật liệu ma trận có thể được cải thiện đáng kể, hiệu suất tổng thể của vật liệu composite có thể được nâng cao và có thể cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho ứng dụng rộng rãi của sợi carbon.
Trước
