Fil-preparazzjoni tal-fibra tal-karbonju termoplastiku, l-industrija komunement tuża dawn l-erba 'aġenti tad-daqs.
Fil-preparazzjoni ta 'komposti tal-fibra tal-karbonju termoplastiku, huwa meħtieġ li tiġi indirizzata l-kwistjoni tas-saħħa tat-twaħħil interfacial bejn il-fibra tal-karbonju u r-reżina termoplastika biex tiżgura effett ta' infiltrazzjoni u twaħħil aħjar fi proċessi sussegwenti. L-aġenti tad-daqs għandhom rwol importanti f'dan ir-rigward. Madankollu, materjali tal-matriċi termoplastiku differenti jippossjedu proprjetajiet fiżiċi u kimiċi li jvarjaw, għalhekk huma meħtieġa esperimenti biex jidentifikaw tipi differenti ta 'aġenti tad-daqs li jissodisfaw ir-rekwiżiti speċifiċi tal-użu.
Sabiex ittejjeb il-kompatibilità ta 'aġenti tad-daqs ma' komposti bbażati fuq ir-reżina termoplastika, l-industrija wettqet riċerka estensiva dwar diversi aġenti ġodda tad-daqs għal reżini termoplastiku differenti, bil-għan li tikseb xebh strutturali mill-qrib u interazzjonijiet qawwija bejn l-aġenti tad-daqs u r-reżini termoplastiku . Wara bosta esperimenti u valutazzjonijiet ta 'dejta komparattiva, instab li l-erba' aġenti tad-daqs li ġejjin huma partikolarment adattati: polyamide (PA), polyurethane (PU), polyarylether, u polyimide (PI).
1.Aġent tad-Daqs tal-Polyamide (PA).
Polyamide (PA), magħruf ukoll bħala najlon, jippossjedi stabbiltà kimika eċċellenti, reżistenza għall-ilbies, u proprjetajiet mekkaniċi. Huwa komunement użat f'fibri speċjali, plastiks ta 'inġinerija, u reżini ta' matriċi komposti bbażati fuq reżina termoplastika. Peress li l-PA ġie utilizzat b'mod wiesa 'bħala reżina matriċi għal komposti bbażati fuq ir-reżina termoplastika, l-għażla tal-PA bħala komponent tal-aġent tad-daqs tista' ttejjeb il-kompatibilità interfacial ta 'komposti bbażati fuq ir-reżina termoplastika.
Ġie ppreparat aġent tad-daqs ibbażat fuq is-solvent billi tħoll PA modifikat f'polyols u applikatha għal fibra tal-karbonju T300 de-sized. Dan wassal għall-fabbrikazzjoni ta ' CF/PA66 komposti. Il-kompatibilità tajba bejn l-aġent tad-daqs u r-reżina tal-matriċi tan-najlon 66 irriżulta f'effett sinerġistiku ta 'twaħħil kimiku u adsorbiment fiżiku, tejbet b'suċċess is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tal-impatt tal-komposti b'40.87% u 43.59%, rispettivament.
Madankollu, dan il-metodu jeħtieġ ammont sinifikanti ta 'solventi organiċi, li joħolqu theddid serju għas-sikurezza ambjentali u tal-produzzjoni, u l-konsum tal-enerġija għat-tnixxif tas-solventi huwa konsiderevoli. Għalhekk, il-fokus tar-riċerka dwar l-aġent tad-daqs tal-PA qed tiċċaqlaq gradwalment lejn sistemi ta 'aġent tad-daqs ibbażati fuq l-ilma aktar favur l-ambjent. Bħalissa, il-kisba ta 'emulsjonijiet PA mxerrda stabbli bl-użu ta' surfactants u t-tħejjija ta 'aġenti tad-daqs akwei tal-PA permezz ta' modifika idrofilika huma approċċi aktar maturi.
2.Aġent tad-Daqs tal-Polyurethane (PU).
Il-polyurethane (PU) juri kompatibilità tajba u saħħa ta 'twaħħil ma' diversi reżini termoplastiku minħabba l-istruttura kimika unika tiegħu, li jagħmilha applikabbli b'mod wiesa 'bħala aġent tad-daqs. Billi tisfrutta x-xebh u l-kompatibiltajiet bejn l-istrutturi tal-urethane u tal-karbonat, PU jista 'jintuża bħala aġent tad-daqs għad-daqs tal-fibri f'kompożiti tal-fibra tal-karbonju (CF)/polikarbonat termoplastiku (PC) permezz ta' metodu ta 'solvent.
L-istabbiltà termali tal-aġent tad-daqs tal-polyurethane (PU) hija eċċellenti; jibda jitlef il-piż biss f'temperaturi sa 270 grad. Dan jippermetti t-twaħħil kimiku mal-istrutturi tal-karbonat fil-matriċi tal-polikarbonat (PC), li jirriżulta f'żieda fis-saħħa ta 'shear interlaminar tal-komposti minn 38.1 MPa għal 62.9 MPa, li tirrappreżenta titjib ta' 65%.
Madankollu, bl-enfasi dejjem tiżdied fuq kwistjonijiet ambjentali, l-aġenti tad-daqs tal-PU bbażati fuq is-solvent qed jiġu sostitwiti gradwalment b'sistemi ta 'aġenti ta' daqs ibbażati fuq l-ilma. Id-dispersjoni tal-emulsjoni hija waħda mill-metodi komunement użati għall-preparazzjoni ta 'aġenti tad-daqs tal-PU bbażati fuq l-ilma. L-aġenti tad-daqs tal-PU tal-emulsjoni bbażati fuq l-ilma jistgħu jinħażnu sa sitt xhur taħt kundizzjonijiet normali tat-tnixxif tat-temperatura, b'reżistenza tas-sħana li tilħaq 280-300 grad, li tista 'tgħolli s-saħħa interlaminar shear tal-komposti CF/PA66 għal aktar minn 78 MPa, u turi aktar titjib sinifikanti.
Aġent tad-Daqs tal-Polyarylether
Polyarylethers huma polimeri li fihom ċrieki aromatiċi u rabtiet etere. Eżempji magħrufa sew jinkludu polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), u polyethersulfone (PES). Iċ-ċrieki riġidi tal-benżin u r-rabtiet flessibbli tal-etere jagħtu lil dawn il-materjali bi proprjetajiet mekkaniċi u termali eċċellenti, filwaqt li jippermettu wkoll li xi sistemi jkunu kristallini, li jippermettu użu kontinwu taħt temperatura għolja u kundizzjonijiet umdi. Jintużaw ħafna bħala plastiks ta 'inġinerija ta' prestazzjoni għolja u reżini termoplastiku fl-oqsma aerospazjali, elettroniċi, enerġija u mediċi.
Madankollu, l-istruttura riġida u stabbli tal-polyarylethers, filwaqt li tipprovdi ħafna vantaġġi, tagħmilha wkoll ta 'sfida għalihom biex jirreaġixxu ma' gruppi attivi oħra, li twassal għal twaħħil interfacial dgħajfa ma 'fibri tal-karbonju (CF). Għalhekk, il-modifika ta 'sistemi ta' polyarylether u l-preparazzjoni ta 'aġenti ta' daqs biex itejbu s-saħħa ta 'twaħħil tagħhom ma' CF u matriċi termoplastiku saret problema ta 'prijorità li għandha tiġi indirizzata. Trattament b'aċidu qawwi huwa metodu effettiv għall-introduzzjoni ta 'gruppi attivi f'molekuli ta' polyarylether.
Bl-użu ta 'trattament ta' sulfonazzjoni, strutturi tas-sulfonat tas-sodju (-SO3Na) ġew introdotti fis-sistema PEEK biex jippreparaw aġent tad-daqs. Il-gruppi sulfoniċi jistgħu jiffurmaw bonds tal-idroġenu mal-gruppi fuq il-wiċċ tal-fibra, u l-aġent tad-daqs huwa kompatibbli mal-matriċi PEEK, li jiffaċilita t-tixrib u l-infiltrazzjoni tar-reżina tal-matriċi fis-CF. Is-saħħa ta 'shear interlaminari tal-materjal kompost laħqet 78.2 MPa.
Barra minn hekk, aġent ta 'daqs ibridu bbażat fuq solvent ġie ppreparat billi jimmodifika l-ossidu tal-grafene (GO) bi struttura dijamina simili għal dik tal-polyethersulfone (PES), li mhux biss introduċa gruppi amino attivi iżda tejbet ukoll l-istabbiltà termali tas-sistema. Diversi interazzjonijiet bħalma huma t-twaħħil kimiku, it-twaħħil ta 'l-idroġenu, l-attrazzjoni polari, il-forzi ta' van der Waals, u l-interlocking mekkaniku jistgħu jiksbu rabta qawwija bejn l-aġent tad-daqs, GO, CF, u l-matriċi PES, li jirriżulta f'titjib ta '74.1% fil-proprjetajiet interfaċjali tal-komposti CF/PES.
4.Polyimide (PI) Aġent tad-Daqs
Polyimides (PI) huma polimeri ta 'prestazzjoni għolja li fihom ċrieki imide fis-sinsla molekulari tagħhom. Huma jippossjedu struttura ta 'katina riġida ħafna u proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti, li jagħmluhom wieħed mill-materjali polimeri bl-ogħla temperatura. PIs sabu applikazzjonijiet mifruxa fl-ajruspazju, tagħmir militari, komunikazzjonijiet elettroniċi, u oqsma oħra. Fost dawn, l-aġenti tad-daqs tal-poliether imide (PEI), li fihom rabtiet tal-etere flessibbli, kisbu attenzjoni konsiderevoli f'dawn l-aħħar snin bħala aġenti tad-daqs ta 'temperatura għolja minħabba l-istabbiltà termali eċċezzjonali tagħhom, flessibilità mtejba, solubilità aħjar, u kompatibilità ma' reżini termoplastiku.
L-aġenti tad-daqs PI jistgħu jifilħu temperaturi għoljin, u jissodisfaw il-kundizzjonijiet tal-iffurmar u l-użu għal komposti bbażati fuq reżina termoplastika ta 'prestazzjoni għolja (bħal CF/PES u CF/PEEK komposti). Madankollu, simili għall-aġenti tad-daqs tal-polyarylether, l-istruttura molekulari riġida u stabbli tal-aġenti tad-daqs PI tirriżulta f'kapaċità baxxa ta 'twaħħil b'fibri tal-karbonju (CF) u proċessabilità fqira, li teħtieġ modifika kimika.
Il-modifika tal-aġent tad-daqs PI saret bl-użu ta 'nanopartiċelli billi tferrex nanotubi tal-karbonju b'ħafna ħitan (MWCNT) f'soluzzjoni ta' dichloromethane ta 'PEI. Bl-użu ta 'metodu ta' solvent, il-wiċċ tad-drapp CF ta 'grad T300 ġie ttrattat. Ir-riċerka sabet li MWCNT fl-aġent tad-daqs imħallat effettivament introduċa numru kbir ta 'gruppi attivi u setgħet tkopri b'mod uniformi l-wiċċ tal-fibra. Wara d-daqs, iċ-ċrieki imide fil-PEI jistgħu jiffurmaw interazzjonijiet polari u bonds idroġenu ma 'gruppi hydroxyl u carboxyl fuq il-wiċċ MWCNT, filwaqt li interazzjonijiet ta' stivar π-π seħħew bejn iċ-ċrieki aromatiċi tal-MWCNT u r-reżina tal-matriċi PEEK. Din il-modifika inibbet b'mod sinifikanti l-propagazzjoni tal-qsim, u fl-aħħar mill-aħħar irriżulta f'saħħa ta 'shear interlaminari ta' 90.7 MPa għall-materjal kompost.
Strettament, polyamide (PA), polyurethane (PU), polyarylether, u polyimide (PI) jirrappreżentaw erba 'kategoriji ta' aġenti tad-daqs, kull wieħed imfassal għal tipi differenti ta 'reżini termoplastiku. Dawn is-sistemi tal-aġent tad-daqs tipikament jgħaddu minn diversi modifiki waqt l-użu biex itejbu b'mod effettiv il-karatteristiċi tal-prestazzjoni tal-komposti tal-fibra tal-karbonju termoplastiku. Barra minn hekk, huwa essenzjali li jiġi kkunsidrat jekk il-proċessi sperimentali jistgħux jikkawżaw impatti negattivi sinifikanti fuq l-ambjent. Biex isibu l-aħjar soluzzjonijiet, bosta esperti u studjużi kemm domestikament kif ukoll internazzjonalment qed jistinkaw biex jidentifikaw l-aktar approċċi adattati.
