V kompozitním materiálu závisí výkon skelných vláken jako klíčové výztužné složky do značné míry na schopnosti mezifázového spojení mezi vláknem a matricí. Pevnost tohoto mezifázového spojení určuje schopnost přenosu napětí, když je skleněné vlákno zatíženo, a také stabilitu skleněného vlákna, když je jeho pevnost vysoká. Obecně je mezifázové spojení mezi skelnými vlákny a matricí velmi slabé, což omezuje použití skelných vláken ve vysoce výkonných kompozitních materiálech. Proto je klíčovou metodou ke zlepšení výkonu kompozitů ze skelných vláken použití procesu potahování klížidlem pro optimalizaci mezifázové struktury a posílení mezifázového spojení.
Klížidlo vytváří na povrchu molekulární vrstvulaminát, což může účinně snížit povrchové napětí, čímž se povrch skelných vláken stane hydrofilnějším nebo oleofilnějším pro zlepšení kompatibility s matricí. Například použití klížidla obsahujícího chemicky aktivní skupiny může vytvořit chemické vazby s povrchem skelných vláken, což dále zvyšuje pevnost mezifázové vazby.
Výzkum ukázal, že nanovrstvé klížicí prostředky mohou rovnoměrněji pokrýt povrch skelných vláken a posílit mechanickou a chemickou vazbu mezi vláknem a matricí, čímž účinně zlepší mechanické vlastnosti vlákna. Zároveň vhodné složení klížicího činidla může upravit povrchovou energii vlákna a změnit smáčivost skelných vláken, což vede k silné mezifázové adhezi mezi vláknem a různými materiály matrice.
Různé procesy nanášení povlaků mají také významný vliv na zlepšení pevnosti mezifázových spojů. Například plazmově asistované nanášení povlaků může k ošetření povrchu použít ionizovaný plyn.skleněné vláknopovrch, odstraňuje organické látky a nečistoty, zvyšuje povrchovou aktivitu a tím zlepšuje vazbu klížidla na povrch vlákna.
Samotný materiál matrice hraje také klíčovou roli v mezifázovém propojení. Vývoj nových složení matrice, které mají silnější chemickou afinitu k upraveným skleněným vláknům, může vést k významným zlepšením. Například matrice s vysokou koncentrací reaktivních skupin mohou tvořit robustnější kovalentní vazby s klížidlem na povrchu vlákna. Úprava viskozity a tokových vlastností materiálu matrice může navíc zajistit lepší impregnaci svazku vláken a minimalizovat dutiny a defekty na rozhraní, které jsou běžným zdrojem slabin.
Samotný výrobní proces lze optimalizovat pro zlepšení mezifázových spojů. Techniky jakovakuová infuzenebotransferové vstřikování pryskyřice (RTM)může zajistit rovnoměrnější a úplnější smáčenískleněná vláknamatricí, čímž se eliminují vzduchové kapsy, které mohou oslabit vazbu. Navíc, použití vnějšího tlaku nebo použití řízených teplotních cyklů během vytvrzování může podpořit těsnější kontakt mezi vláknem a matricí, což vede k vyššímu stupni zesítění a pevnějšímu rozhraní.
Zlepšení pevnosti mezifázových spojů kompozitů se skelnými vlákny je kritickou oblastí výzkumu s významnými praktickými aplikacemi. I když je použití klížidel a různých procesů povlakování základním kamenem tohoto úsilí, zkoumá se i několik dalších cest k dalšímu zlepšení výkonu.
Čas zveřejnění: 4. září 2025
