In een composietmateriaal hangt de prestatie van glasvezel als belangrijk versterkend bestanddeel grotendeels af van de hechtsterkte tussen de vezel en de matrix. De sterkte van deze hechting bepaalt het vermogen tot spanningsoverdracht wanneer de glasvezel onder belasting staat, evenals de stabiliteit van de glasvezel bij een hoge sterkte. Over het algemeen is de hechting tussen glasvezel en het matrixmateriaal erg zwak, wat de toepassing van glasvezel in hoogwaardige composietmaterialen beperkt. Daarom is het gebruik van een coatingproces met een hechtmiddel om de interfacestructuur te optimaliseren en de hechting te versterken een belangrijke methode om de prestaties van glasvezelcomposieten te verbeteren.
Een hechtmiddel vormt een moleculaire laag op het oppervlak van deglasvezelDit kan de grensvlakspanning effectief verlagen, waardoor het glasvezeloppervlak hydrofieler of oleofieler wordt en de compatibiliteit met de matrix verbetert. Het gebruik van een hechtmiddel met chemisch actieve groepen kan bijvoorbeeld chemische bindingen met het glasvezeloppervlak creëren, waardoor de hechtsterkte verder wordt versterkt.
Onderzoek heeft aangetoond dat nano-gebaseerde hechtmiddelen het glasvezeloppervlak gelijkmatiger kunnen bedekken en de mechanische en chemische binding tussen de vezel en de matrix kunnen versterken, waardoor de mechanische eigenschappen van de vezel effectief worden verbeterd. Tegelijkertijd kan een geschikte samenstelling van het hechtmiddel de oppervlakte-energie van de vezel aanpassen en de bevochtigbaarheid van het glasvezel veranderen, wat leidt tot een sterke hechting tussen de vezel en verschillende matrixmaterialen.
Verschillende coatingprocessen hebben ook een significant effect op het verbeteren van de hechtsterkte tussen de lagen. Zo kan plasma-ondersteunde coating bijvoorbeeld gebruikmaken van geïoniseerd gas om de laag te behandelen.glasvezelHet oppervlak wordt gereinigd, waardoor organisch materiaal en onzuiverheden worden verwijderd, de oppervlakteactiviteit toeneemt en de hechting van het appreteermiddel aan het vezeloppervlak wordt verbeterd.
Het matrixmateriaal zelf speelt ook een cruciale rol in de hechting tussen de vezels en het oppervlak. Het ontwikkelen van nieuwe matrixformuleringen met een sterkere chemische affiniteit voor de behandelde glasvezels kan leiden tot aanzienlijke verbeteringen. Matrices met een hoge concentratie reactieve groepen kunnen bijvoorbeeld robuustere covalente bindingen vormen met het hechtmiddel op het vezeloppervlak. Bovendien kan het aanpassen van de viscositeit en vloei-eigenschappen van het matrixmateriaal zorgen voor een betere impregnering van de vezelbundel, waardoor holtes en defecten aan het grensvlak, een veelvoorkomende bron van zwakte, worden geminimaliseerd.
Het productieproces zelf kan worden geoptimaliseerd om de hechting tussen de interfaces te verbeteren. Technieken zoalsvacuüminfusieofharsinjectiegieten (RTM)kan zorgen voor een gelijkmatigere en volledige bevochtiging van deglasvezelsdoor de matrix, waardoor luchtbellen die de hechting kunnen verzwakken, worden geëlimineerd. Bovendien kan het uitoefenen van externe druk of het gebruik van gecontroleerde temperatuurcycli tijdens het uitharden een intiemer contact tussen de vezel en de matrix bevorderen, wat leidt tot een hogere mate van dwarsverbinding en een sterkere interface.
Het verbeteren van de hechtsterkte tussen glasvezels en composieten is een cruciaal onderzoeksgebied met belangrijke praktische toepassingen. Hoewel het gebruik van hechtmiddelen en diverse coatingprocessen een hoeksteen van deze inspanning vormt, worden er verschillende andere mogelijkheden onderzocht om de prestaties verder te verbeteren.
Geplaatst op: 4 september 2025
