В композитных материалах характеристики стекловолокна как ключевого армирующего компонента во многом зависят от способности к межфазному сцеплению между волокном и матрицей. Прочность этого межфазного сцепления определяет способность стекловолокна передавать напряжение под нагрузкой, а также стабильность стекловолокна при высокой прочности. Как правило, межфазное сцепление между стекловолокном и материалом матрицы очень слабое, что ограничивает применение стекловолокна в высокоэффективных композитных материалах. Поэтому использование процесса нанесения пропиточного агента для оптимизации межфазной структуры и усиления межфазного сцепления является ключевым методом повышения характеристик стекловолоконных композитов.
Проклеивающее вещество образует молекулярный слой на поверхностистекловолокноЭто позволяет эффективно снизить поверхностное натяжение, делая поверхность стекловолокна более гидрофильной или олеофильной, что улучшает совместимость с матрицей. Например, использование проклеивающего агента, содержащего химически активные группы, может создавать химические связи с поверхностью стекловолокна, дополнительно повышая прочность межфазного соединения.
Исследования показали, что наноразмерные проклеивающие агенты могут более равномерно покрывать поверхность стекловолокна и усиливать механическую и химическую связь между волокном и матрицей, тем самым эффективно улучшая механические свойства волокна. В то же время, подходящая рецептура проклеивающего агента может регулировать поверхностную энергию волокна и изменять смачиваемость стекловолокна, что приводит к прочной межфазной адгезии между волокном и различными материалами матрицы.
Различные процессы нанесения покрытий также оказывают существенное влияние на повышение прочности межфазного сцепления. Например, при плазменно-ускоренном нанесении покрытий может использоваться ионизированный газ для обработки.стекловолокноудаление органических веществ и примесей с поверхности, повышение поверхностной активности и, следовательно, улучшение сцепления проклеивающего агента с поверхностью волокна.
Сам матричный материал также играет решающую роль в межфазном сцеплении. Разработка новых матричных составов, обладающих более сильным химическим сродством к обработанным стекловолокнам, может привести к значительным улучшениям. Например, матрицы с высокой концентрацией реактивных групп могут образовывать более прочные ковалентные связи с проклеивающим агентом на поверхности волокна. Кроме того, модификация вязкости и реологических свойств матричного материала может обеспечить лучшую пропитку пучка волокон, минимизируя пустоты и дефекты на границе раздела, которые являются распространенным источником слабости.
Сам производственный процесс можно оптимизировать для улучшения межфазного сцепления. Например, такие методы, как...вакуумная инфузияилилитье с переносом смолы (RTM)может обеспечить более равномерное и полное смачиваниестекловолокноБлагодаря взаимодействию с матрицей, устраняются воздушные карманы, которые могут ослабить связь. Кроме того, приложение внешнего давления или использование контролируемых температурных циклов во время отверждения может способствовать более тесному контакту между волокном и матрицей, что приводит к более высокой степени сшивания и более прочному интерфейсу.
Повышение прочности межфазного сцепления стекловолоконных композитов является важнейшей областью исследований, имеющей значительное практическое применение. Хотя использование пропиточных агентов и различных процессов нанесения покрытий является краеугольным камнем этих усилий, изучаются и другие пути для дальнейшего повышения эксплуатационных характеристик.
Дата публикации: 04.09.2025
