У композитному матеріалі характеристики скловолокна як ключового армуючого компонента значною мірою залежать від здатності до міжфазного зв'язку між волокном і матрицею. Міцність цього міжфазного зв'язку визначає здатність до передачі напружень, коли скловолокно знаходиться під навантаженням, а також стабільність скловолокна, коли його міцність висока. Як правило, міжфазний зв'язок між скловолокном і матричним матеріалом дуже слабкий, що обмежує застосування скловолокна у високоефективних композитних матеріалах. Тому використання процесу нанесення апретуючого агента для оптимізації міжфазної структури та зміцнення міжфазного зв'язку є ключовим методом покращення характеристик скловолокнистих композитів.
Проклеювальний агент утворює молекулярний шар на поверхніскловолокно, що може ефективно зменшити міжфазний натяг, роблячи поверхню скловолокна більш гідрофільною або олеофільною для покращення сумісності з матрицею. Наприклад, використання апретуючого агента, що містить хімічно активні групи, може створювати хімічні зв'язки з поверхнею скловолокна, що ще більше підвищує міцність міжфазного зв'язку.
Дослідження показали, що нанорозмірні апретувальні речовини можуть рівномірніше покривати поверхню скловолокна та зміцнювати механічний та хімічний зв'язок між волокном і матрицею, тим самим ефективно покращуючи механічні властивості волокна. Водночас, відповідна рецептура апретувального речовини може регулювати поверхневу енергію волокна та змінювати змочуваність скловолокна, що призводить до міцної міжфазної адгезії між волокном та різними матричними матеріалами.
Різні процеси нанесення покриттів також мають значний вплив на покращення міцності міжфазного зв'язку. Наприклад, плазмоактивне покриття може використовувати іонізований газ для обробкискловолокноповерхню, видаляючи органічні речовини та домішки, підвищуючи поверхневу активність і таким чином покращуючи зв'язування апретуючого агента з поверхнею волокна.
Сам матричний матеріал також відіграє вирішальну роль у міжфазному зв'язуванні. Розробка нових матричних рецептур, які мають сильнішу хімічну спорідненість з обробленими скловолокнами, може призвести до значних покращень. Наприклад, матриці з високою концентрацією реакційних груп можуть утворювати міцніші ковалентні зв'язки з апретуючим агентом на поверхні волокна. Крім того, модифікація в'язкості та властивостей плинності матричного матеріалу може забезпечити краще просочування пучка волокон, мінімізуючи пустоти та дефекти на межі розділу, які є поширеним джерелом слабкості.
Сам виробничий процес можна оптимізувати для покращення міжфазного зчеплення. Такі методи, яквакуумна інфузіяаболиття під тиском смоли (RTM)може забезпечити більш рівномірне та повне зволоженняскляні волокнаматрицею, усуваючи повітряні кишені, які можуть послабити зв'язок. Крім того, застосування зовнішнього тиску або використання контрольованих температурних циклів під час затвердіння може сприяти більш тісному контакту між волокном і матрицею, що призводить до вищого ступеня зшивання та міцнішого інтерфейсу.
Покращення міцності міжфазного зчеплення скловолокнистих композитів є критично важливою галуззю досліджень зі значним практичним застосуванням. Хоча використання апретуючих речовин та різних процесів нанесення покриттів є основою цих зусиль, досліджується кілька інших шляхів подальшого підвищення експлуатаційних характеристик.
Час публікації: 04 вересня 2025 р.
