I ett kompositmaterial beror glasfiberns prestanda som en viktig förstärkningskomponent till stor del på gränsytans bindningsförmåga mellan fibern och matrisen. Styrkan hos denna gränsytsbindning avgör spänningsöverföringsförmågan när glasfibern är under belastning, såväl som glasfiberns stabilitet när dess hållfasthet är hög. Generellt sett är gränsytans bindning mellan glasfiber och matrismaterialet mycket svag, vilket begränsar tillämpningen av glasfiber i högpresterande kompositmaterial. Därför är användningen av en limningsmedelsbeläggningsprocess för att optimera gränsytstrukturen och stärka gränsytans bindning en viktig metod för att förbättra prestandan hos glasfiberkompositer.
Ett limningsmedel bildar ett molekylärt lager på ytan avglasfiber, vilket effektivt kan minska gränsytspänningen, vilket gör glasfiberytan mer hydrofil eller oleofil för att förbättra kompatibiliteten med matrisen. Till exempel kan användning av ett limningsmedel som innehåller kemiskt aktiva grupper skapa kemiska bindningar med glasfiberytan, vilket ytterligare förbättrar gränsytans bindningsstyrka.
Forskning har visat att limningsmedel på nanonivå kan belägga glasfiberytan mer jämnt och stärka den mekaniska och kemiska bindningen mellan fibern och matrisen, vilket effektivt förbättrar fiberns mekaniska egenskaper. Samtidigt kan en lämplig limningsmedelsformulering justera fiberns ytenergi och förändra glasfiberns vätbarhet, vilket leder till en stark gränsytevidhäftning mellan fibern och olika matrismaterial.
Olika beläggningsprocesser har också en betydande effekt på att förbättra gränsytans bindningsstyrka. Till exempel kan plasmaassisterad beläggning använda joniserad gas för att behandlaglasfiberytan, vilket avlägsnar organiskt material och föroreningar, ökar ytaktiviteten och därmed förbättrar limmedlets bindning till fiberytan.
Matrismaterialet i sig spelar också en avgörande roll i gränsytsbindningen. Utveckling av nya matrisformuleringar som har en starkare kemisk affinitet för de behandlade glasfibrerna kan leda till betydande förbättringar. Till exempel kan matriser med en hög koncentration av reaktiva grupper bilda mer robusta kovalenta bindningar med limmedlet på fiberytan. Dessutom kan modifiering av viskositets- och flytegenskaperna hos matrismaterialet säkerställa bättre impregnering av fiberknippet, vilket minimerar hålrum och defekter vid gränssnittet, vilket är en vanlig källa till svaghet.
Själva tillverkningsprocessen kan optimeras för att förbättra gränsytans bindning. Tekniker somvakuuminfusionellerhartsöverföringsgjutning (RTM)kan säkerställa en mer jämn och fullständig vätning avglasfibrerav matrisen, vilket eliminerar luftfickor som kan försvaga bindningen. Dessutom kan applicering av externt tryck eller användning av kontrollerade temperaturcykler under härdning främja en mer intim kontakt mellan fibern och matrisen, vilket leder till en högre grad av tvärbindning och ett starkare gränssnitt.
Att förbättra gränsytans bindningsstyrka hos glasfiberkompositer är ett kritiskt forskningsområde med betydande praktiska tillämpningar. Även om användningen av limningsmedel och olika beläggningsprocesser är en hörnsten i denna insats, finns det flera andra vägar som utforskas för att ytterligare förbättra prestandan.
Publiceringstid: 4 september 2025
