I et kompositmateriale afhænger glasfibers ydeevne som en vigtig forstærkende komponent i høj grad af grænsefladebindingsevnen mellem fiberen og matrixen. Styrken af denne grænsefladebinding bestemmer spændingsoverføringsevnen, når glasfiberen er under belastning, såvel som glasfiberens stabilitet, når dens styrke er høj. Generelt er grænsefladebindingen mellem glasfiber og matrixmaterialet meget svag, hvilket begrænser anvendelsen af glasfiber i højtydende kompositmaterialer. Derfor er brugen af en limningsmiddelbelægningsproces til at optimere grænsefladestrukturen og styrke grænsefladebindingen en nøglemetode til at forbedre ydeevnen af glasfiberkompositter.
Et lim danner et molekylært lag på overfladen afglasfiber, hvilket effektivt kan reducere grænsefladespændingen, hvilket gør glasfiberoverfladen mere hydrofil eller oleofil for at forbedre kompatibiliteten med matrixen. For eksempel kan brugen af et limningsmiddel, der indeholder kemisk aktive grupper, skabe kemiske bindinger med glasfiberoverfladen, hvilket yderligere forbedrer grænsefladebindingsstyrken.
Forskning har vist, at nano-limningsmidler kan belægge glasfiberoverfladen mere ensartet og styrke den mekaniske og kemiske binding mellem fiberen og matrixen, hvorved fiberens mekaniske egenskaber effektivt forbedres. Samtidig kan en passende limningsmiddelformulering justere fiberens overfladeenergi og ændre glasfiberens befugtningsevne, hvilket fører til en stærk grænsefladeadhæsion mellem fiberen og forskellige matrixmaterialer.
Forskellige belægningsprocesser har også en betydelig effekt på forbedringen af grænsefladebindingsstyrken. For eksempel kan plasmaassisteret belægning bruge ioniseret gas til at behandleglasfiberoverfladen, fjerner organisk materiale og urenheder, øger overfladeaktiviteten og forbedrer dermed limmidlets binding til fiberoverfladen.
Selve matrixmaterialet spiller også en afgørende rolle i grænsefladebinding. Udvikling af nye matrixformuleringer, der har en stærkere kemisk affinitet for de behandlede glasfibre, kan føre til betydelige forbedringer. For eksempel kan matricer med en høj koncentration af reaktive grupper danne mere robuste kovalente bindinger med limningsmidlet på fiberoverfladen. Desuden kan ændring af viskositets- og flydeegenskaberne af matrixmaterialet sikre bedre imprægnering af fiberbundtet, hvilket minimerer hulrum og defekter ved grænsefladen, som er en almindelig kilde til svaghed.
Selve fremstillingsprocessen kan optimeres for at forbedre grænsefladebindingen. Teknikker somvakuuminfusionellerharpiksoverføringsstøbning (RTM)kan sikre en mere ensartet og fuldstændig befugtning afglasfibreaf matricen, hvilket eliminerer luftlommer, der kan svække bindingen. Derudover kan påføring af eksternt tryk eller brug af kontrollerede temperaturcyklusser under hærdning fremme en mere tæt kontakt mellem fiberen og matricen, hvilket fører til en højere grad af tværbinding og en stærkere grænseflade.
Forbedring af grænsefladebindingsstyrken i glasfiberkompositter er et kritisk forskningsområde med betydelige praktiske anvendelser. Mens brugen af limningsmidler og forskellige belægningsprocesser er en hjørnesten i denne indsats, er der flere andre muligheder, der undersøges for yderligere at forbedre ydeevnen.
Opslagstidspunkt: 4. september 2025
