थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर कार्बन फाइबर उद्योग के भविष्य के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा है। अपने उच्च यांत्रिक गुणों और पुन: आकार देने योग्य प्रसंस्करण विशेषताओं के कारण, यह थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर उत्पादों के प्रसंस्करण और पुन: उपयोग में एक बड़ी भूमिका निभा सकता है। थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर एयरोस्पेस और विमानन जैसे उच्च-स्तरीय क्षेत्रों के लिए उपयुक्त है। इसमें बेहतर उच्च तापमान प्रतिरोध और अधिक व्यापक अनुप्रयोग परिदृश्य हैं। इस स्तर पर, ऐसे कई प्रकार के थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर नहीं हैं जिन्हें बैचों में तैयार किया जा सके, जिनमें सीएफ/पीईईके, सीएफ/पीपीएस, सीएफ/पीए आदि शामिल हैं।
एयरोस्पेस और अन्य उद्योगों की वास्तविक उपयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, उपरोक्त मिश्रित सामग्रियों को कुछ हद तक संशोधित करने की आवश्यकता हो सकती है, जैसे कि उनकी कठोरता बढ़ाना। यदि आप थर्मोप्लास्टिक कंपोजिट की कठोरता को बढ़ाना चाहते हैं, तो आप कई पहलुओं से शुरुआत कर सकते हैं, जैसे सख्त करने वाले एजेंट जोड़ना या अन्य सुदृढीकरण जोड़ना। आप कार्बन फाइबर सतह को संशोधित और सख्त करने के लिए भौतिक या रासायनिक तरीकों का भी उपयोग कर सकते हैं। आप मोल्डिंग प्रक्रिया में भी सुधार कर सकते हैं. समायोजन मिश्रित सामग्रियों के सख्त प्रभाव को बढ़ावा देता है।
1. सख्त करने वाले एजेंट का सम्मिश्रण और कड़ापन: समग्र सामग्री संशोधन में, भौतिक सम्मिश्रण संशोधन सबसे सरल और सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली संशोधन विधि है। थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर कंपोजिट के गुण कार्बन फाइबर और थर्मोप्लास्टिक राल मैट्रिक्स के बीच इंटरफ़ेस बॉन्डिंग स्थिति से निकटता से संबंधित हैं। मिश्रित सामग्री की कठोरता को बढ़ाने के लिए, सामग्री के इंटरफ़ेस बॉन्डिंग प्रभाव को बेहतर बनाने और मिश्रित सामग्री की कठोरता को बढ़ाने के लिए एक निश्चित सख्त एजेंट जोड़ा जा सकता है।
मेलिक एनहाइड्राइड (एमएएच) इसे अनुकूल बनाने के लिए पॉलियामाइड (पीए) के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। दोनों में अच्छी अनुकूलता है. एमएएच और पीए की अच्छी संगतता के कारण, सख्त करने वाले एजेंट को पीए मैट्रिक्स में जल्दी से फैलाया जा सकता है। शोध से पता चलता है कि PA6/CF मिश्रित सामग्रियों के लिए, सख्त करने वाले एजेंट POE‑g‑MAH को शामिल करने से मिश्रित सामग्रियों के प्रभाव गुणों में काफी सुधार हो सकता है। प्रभाव शक्ति 6.2kJ/m2 से बढ़कर 9.{5}}kJ/m2 हो गई है, और सख्त प्रभाव स्पष्ट है।
नुकसान: सख्त करने वाले एजेंट की उचित मात्रा मिश्रित सामग्रियों की कठोरता में सुधार करने में मदद कर सकती है, लेकिन सख्त एजेंट सामग्री में वृद्धि से अत्यधिक कण आकार और कम फैलाव प्रभाव जैसी समस्याएं हो सकती हैं, जिससे सामग्री के अन्य यांत्रिक गुण प्रभावित हो सकते हैं, इसलिए इसकी आवश्यकता है नियंत्रित किया जाना चाहिए। टफनर्स का उपयुक्त संयोजन।
2. सुदृढीकरण हाइब्रिड टफनिंग: कार्बन फाइबर और थर्माप्लास्टिक राल के अलावा, अन्य सुदृढीकरण सामग्री, जैसे ग्लास फाइबर (जीएफ), अरिमिड फाइबर (एएफ) और कार्बन नैनोट्यूब, थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर को बेहतर बनाने के लिए थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्री में जोड़े जाते हैं। मिश्रित सामग्रियों की कठोरता भी सख्त प्रभाव प्राप्त कर सकती है।
प्रयोगों से पता चलता है कि हाइब्रिड फाइबर/POE‑g‑MAH मिश्रित प्रबलित PA66 सामग्री तैयार करने के लिए CF, GF और POE‑g‑MAH को PA66 में जोड़ा जाएगा। जब ग्लास फाइबर की अतिरिक्त मात्रा 15% होती है, तो सख्त प्रभाव सबसे अच्छा होता है, जो सीएफ से बेहतर होता है। अकेले भरने की प्रभाव शक्ति में 34.02% की वृद्धि हुई, और सुधार प्रभाव स्पष्ट था। सीएफ/पीईटी मिश्रित सामग्री तैयार करते समय, संशोधन के लिए इसमें अरैमिड फाइबर का लेप किया जाता है। मिश्रित सामग्री की प्रभाव शक्ति में काफी सुधार हुआ है। मिश्रित सामग्री की प्रभाव शक्ति कोटिंग की एक परत के साथ 65.8% और कोटिंग की दो परतों के साथ 45.6% बढ़ जाती है। सख्त करने के प्रभाव में काफी सुधार हुआ है।
कुछ अध्ययनों में पाया गया है कि PA6 पर HNTs और CF के सहक्रियात्मक सख्तीकरण और सुदृढीकरण के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए दो सुदृढ़ीकरण सामग्री, CF और हैलोयसाइट नैनोट्यूब (HNTs) के लाभों को संयोजित किया गया था। यांत्रिक संपत्ति परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि PA6/30%CF/10%HNTs की अधिकतम प्रभाव शक्ति 8.9kJ/m2 है, HNTs का PA6/CF मिश्रित सामग्रियों पर सख्त प्रभाव पड़ता है, और HNTs और CF का सख्त करने में एक सहक्रियात्मक प्रभाव होता है।
3. कार्बन फाइबर सतह उपचार: असंशोधित कार्बन फाइबर भंगुर होता है, इसकी सतह जड़ता मजबूत होती है, और सक्रिय समूहों का अभाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन फाइबर और थर्मोप्लास्टिक राल मैट्रिक्स के बीच खराब संगतता होती है, और इंटरफ़ेस संरचना और प्रदर्शन प्रभावित होते हैं। कार्बन फाइबर के सतह उपचार द्वारा, इसकी सतह रासायनिक गतिविधि, सतह मुक्त ऊर्जा या सतह खुरदरापन को बढ़ाया जा सकता है, जो कार्बन फाइबर और थर्मोप्लास्टिक मैट्रिक्स के बीच गीलेपन की डिग्री में सुधार करने में मदद कर सकता है, जिससे समग्र सामग्री के समग्र प्रदर्शन में सुधार हो सकता है, जिसमें स्वयं भी शामिल है। कठोरता. कार्बन फाइबर की सतह का उपचार करने के कई तरीके हैं, जिनमें साइज़िंग एजेंट उपचार, सतह भौतिक संशोधन और सतह रासायनिक संशोधन शामिल हैं।
आकार देने वाले एजेंटों द्वारा मिश्रित सामग्रियों के इंटरफ़ेस गुणों में सुधार घुसपैठ और आसंजन जैसे भौतिक प्रभावों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, साथ ही सहसंयोजक उत्पादन के लिए मैट्रिक्स के साथ कार्बन फाइबर सतह पर बड़ी संख्या में सक्रिय समूहों के संयोजन के माध्यम से रासायनिक प्रभाव भी प्राप्त किया जा सकता है। बांड. प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि एडिपिक एसिड जैसे कच्चे माल को थर्मोप्लास्टिक कोपोलियामाइड बनाने के लिए पिघलाया जाता है, जिसे PA6/CF मिश्रित सामग्री को संशोधित करने के लिए एक आकार देने वाले एजेंट (सह-पीए) में तैयार किया जाता है। 4% की इष्टतम आकार एजेंट सामग्री पर, मिश्रित सामग्री की इंटरफेशियल कतरनी ताकत (आईएफएसएस) 37.6 एमपीए तक पहुंच जाती है, जो कि अनसाइज्ड पीए 6/सीएफ की तुलना में 43.76% अधिक है।
कार्बन फाइबर सतह के लिए अन्य भौतिक संशोधन विधियों में अल्ट्रासोनिक फैलाव, सर्फेक्टेंट उपचार और इलेक्ट्रोकेमिकल जमाव शामिल हैं। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि पॉलीडायलडिमिथाइलमोनियम क्लोराइड (पीडीडीए) का उपयोग ग्राफीन ऑक्साइड (पी‑एसजी) को संशोधित करने के लिए किया गया था और अल्ट्रासोनिक उपचार के लिए सीएफ के साथ मिलाया गया था, ताकि पीए6/सी‑एसजी कंपोजिट प्राप्त करने के लिए पी‑एसजी को सीएफ सतह से सफलतापूर्वक जोड़ा जा सके। निष्कर्ष यह है कि संशोधित मिश्रित सामग्रियों की प्रभाव शक्ति कार्बन फाइबर सामग्री में वृद्धि के साथ काफी बढ़ जाती है। जब कार्बन फाइबर सामग्री 13% होती है, तो प्रभाव शक्ति 36.52kJ/m2 होती है, और प्रभाव प्रदर्शन 113.17% बढ़ जाता है।
कार्बन फाइबर सतह का रासायनिक संशोधन कार्बन फाइबर को एक समाधान वातावरण में डालना और अधिक सक्रिय समूह देने और इंटरफ़ेस बॉन्डिंग बल को बढ़ाने के लिए सामग्री की सतह को चुनिंदा रूप से संशोधित करना है; या सतह के रासायनिक गुणों को नियंत्रित करने के लिए सीएफ सतह की खुरदरापन में सुधार करने के लिए अन्य सॉल्वैंट्स का उपयोग करें, जिनमें से युग्मन एजेंट विधि अधिक सामान्यतः उपयोग की जाने वाली रासायनिक संशोधन विधियों में से एक है। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि जब कार्बन फाइबर की सतह को PA6/CF मिश्रित सामग्री तैयार करने के लिए सिलेन कपलिंग एजेंट (KH550) के साथ रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है, तो अनचाहे प्रभाव परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि जब संशोधित कार्बन फाइबर सामग्री 20% होती है, PA6/CF की अननोच्ड प्रभाव शक्ति अधिकतम मान (18.5±0.6) kJ/m2 तक पहुंचती है, जो संबंधित अनुपचारित सामग्री से 52% अधिक है।
4. प्रसंस्करण और मोल्डिंग प्रक्रिया नियंत्रण: थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर मिश्रित शीट की मोल्डिंग और प्रसंस्करण और सामग्री घटक कनेक्शन तकनीक भी अंतिम सामग्री गुणों को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। सामग्री मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान मोल्डिंग तापमान, मोल्डिंग दबाव आदि को नियंत्रित करके, मिश्रित सामग्री की इंटरफ़ेस बॉन्डिंग स्थिति को नियंत्रित किया जा सकता है और इंटरफ़ेस प्रदर्शन को बदला जा सकता है।
मोल्डिंग तापमान जितना अधिक होगा, राल मैट्रिक्स की चिपचिपाहट उतनी ही कम होगी, तरलता उतनी ही बेहतर होगी, कार्बन फाइबर की घुसपैठ पूरी होगी और इंटरफ़ेस संपर्क क्षेत्र में वृद्धि होगी। इसलिए, समान दरार विस्तार लंबाई के तहत, नमूने को फाड़ने के लिए आवश्यक लोड मान जितना अधिक होगा, यानी, इंटरलेमिनर फ्रैक्चर क्रूरता उतनी ही अधिक होगी। मोल्डिंग दबाव के संबंध में, उच्च दबाव के तहत, आणविक श्रृंखला आंदोलन की बाधा के कारण, राल और मैट्रिक्स बेहतर घुसपैठ नहीं कर सकते हैं, इसलिए उचित दबाव मोल्डिंग स्थितियों का चयन करने की आवश्यकता है। उचित शीतलन दर मिश्रित सामग्रियों की कठोरता में भी सुधार कर सकती है।
इसके अलावा, विभिन्न मोल्डिंग विधियों का अंतिम यांत्रिकी और सामग्री के अन्य गुणों पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि एक्सट्रूज़न/इंजेक्शन प्रक्रिया और लंबे फाइबर थर्मोप्लास्टिक (एलएफटी)/इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करने वाले एबीएस/सीएफ मिश्रित सामग्रियों की तुलना की गई, और फाइबर लंबाई वितरण, तन्यता, प्रभाव और सामग्री के अन्य गुणों पर दो प्रक्रियाओं के प्रभाव की तुलना की गई। तुलना की गई. प्रभाव। नतीजे बताते हैं कि एबीएस/एल‑सीएफ कंपोजिट में न्यूनतम सीएफ लंबाई एबीएस/ई‑सीएफ कंपोजिट में अधिकतम फाइबर लंबाई से लगभग 3 गुना है। एबीएस/एल‑सीएफ की प्रभाव शक्ति एबीएस/ईसीएफ की तुलना में लगभग 105%~155% अधिक है।
देश और विदेश में थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर कंपोजिट पर अनुसंधान कभी नहीं रुका है, और बढ़ती कठोरता केवल अनुसंधान दिशाओं में से एक है। एक अत्याधुनिक नई समग्र सामग्री के रूप में, थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर में बड़ी संभावनाएं हैं, लेकिन इसे औद्योगिक सहायता में बदलना उतना ही मुश्किल है। यदि थर्मोप्लास्टिक कार्बन फाइबर के गुणों को अधिक पूर्ण और परिपक्व तरीके से उपयोग में लाना है, तो सख्त करने जैसी दिशाओं में अनुसंधान अपरिहार्य है। यदि नींव पर्याप्त रूप से ठोस हो तो ही कार्बन फाइबर उद्योग का विकास पर्याप्त रूप से ठोस हो सकता है।
