In een composietmateriaal hangt de prestatie van glasvezel als belangrijke versterkende component grotendeels af van de grensvlakbinding tussen de vezel en de matrix. De sterkte van deze grensvlakbinding bepaalt het vermogen tot spanningsoverdracht wanneer de glasvezel belast wordt, evenals de stabiliteit van de glasvezel bij hoge sterkte. Over het algemeen is de grensvlakbinding tussen glasvezel en het matrixmateriaal zeer zwak, wat de toepassing van glasvezel in hoogwaardige composietmaterialen beperkt. Daarom is het gebruik van een coatingproces met lijmmiddel om de grensvlakstructuur te optimaliseren en de grensvlakbinding te versterken een belangrijke methode om de prestaties van glasvezelcomposieten te verbeteren.
Een lijmmiddel vormt een moleculaire laag op het oppervlak van deglasvezel, wat de grensvlakspanning effectief kan verminderen, waardoor het glasvezeloppervlak hydrofieler of oleofieler wordt en de compatibiliteit met de matrix verbetert. Het gebruik van een lijmmiddel met chemisch actieve groepen kan bijvoorbeeld chemische verbindingen met het glasvezeloppervlak creëren, waardoor de bindingssterkte van het grensvlak verder wordt verbeterd.
Onderzoek heeft aangetoond dat nano-lijmmiddelen 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 lijmmiddelformulering de oppervlakte-energie van de vezel aanpassen en de bevochtigbaarheid van de glasvezel veranderen, wat leidt tot een sterke hechting tussen de vezel en verschillende matrixmaterialen.
Verschillende coatingprocessen hebben ook een aanzienlijk effect op de verbetering van de hechtsterkte van het grensvlak. Zo kan plasma-geassisteerde coating bijvoorbeeld geïoniseerd gas gebruiken om deglasvezelhet oppervlak, verwijdert organische stoffen en onzuiverheden, verhoogt de oppervlakteactiviteit en verbetert zo de binding van het lijmmiddel aan het vezeloppervlak.
Het matrixmateriaal zelf speelt ook een cruciale rol bij grensvlakbinding. De ontwikkeling van nieuwe matrixformuleringen met een sterkere chemische affiniteit voor de behandelde glasvezels kan tot aanzienlijke verbeteringen leiden. Zo kunnen matrices met een hoge concentratie reactieve groepen robuustere covalente bindingen vormen met het lijmmiddel op het vezeloppervlak. Bovendien kan het aanpassen van de viscositeit en vloei-eigenschappen van het matrixmateriaal zorgen voor een betere impregnatie van de vezelbundel, waardoor holtes en defecten aan het grensvlak, die een veelvoorkomende bron van zwakte vormen, worden geminimaliseerd.
Het productieproces zelf kan worden geoptimaliseerd om de grensvlakbinding te verbeteren. Technieken zoalsvacuüminfusieofharsoverdrachtsgieten (RTM)kan zorgen voor een gelijkmatigere en volledigere bevochtiging van deglasvezelsdoor de matrix, waardoor luchtbellen die de verbinding kunnen verzwakken, worden geëlimineerd. Bovendien kan het uitoefenen van externe druk of het gebruik van gecontroleerde temperatuurcycli tijdens het uitharden een nauwer contact tussen de vezel en de matrix bevorderen, wat leidt tot een hogere mate van crosslinking en een sterkere interface.
Het verbeteren van de hechtsterkte van glasvezelcomposieten aan de grensvlakken is een cruciaal onderzoeksgebied met aanzienlijke praktische toepassingen. Hoewel het gebruik van lijmmiddelen en diverse coatingprocessen een hoeksteen van deze inspanning vormt, worden er verschillende andere wegen verkend om de prestaties verder te verbeteren.
Plaatsingstijd: 04-09-2025
