ในวัสดุคอมโพสิต ประสิทธิภาพของไฟเบอร์กลาสซึ่งเป็นส่วนประกอบเสริมแรงหลักนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการยึดติดระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์เป็นหลัก ความแข็งแรงของพันธะระหว่างเส้นใยเป็นตัวกำหนดความสามารถในการถ่ายเทแรงเมื่อเส้นใยแก้วอยู่ภายใต้แรงกด รวมถึงความเสถียรของเส้นใยแก้วเมื่อมีความแข็งแรงสูง โดยทั่วไป พันธะระหว่างเส้นใยแก้วและวัสดุเมทริกซ์จะอ่อนมาก ซึ่งเป็นข้อจำกัดในการใช้งานไฟเบอร์กลาสในวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง ดังนั้น การใช้กระบวนการเคลือบสารปรับขนาดเพื่อปรับโครงสร้างและเสริมความแข็งแรงของพันธะระหว่างเส้นใยจึงเป็นวิธีการสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์กลาส
สารปรับขนาดจะสร้างชั้นโมเลกุลบนพื้นผิวของไฟเบอร์กลาสซึ่งสามารถลดแรงตึงผิวสัมผัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้พื้นผิวไฟเบอร์กลาสมีคุณสมบัติชอบน้ำหรือโอลิโอฟิลิกมากขึ้น เพื่อเพิ่มความเข้ากันได้กับเมทริกซ์ ตัวอย่างเช่น การใช้สารปรับขนาดที่มีหมู่ที่มีฤทธิ์ทางเคมีสามารถสร้างพันธะเคมีกับพื้นผิวไฟเบอร์กลาส ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของพันธะผิวสัมผัสได้ดียิ่งขึ้น
งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าสารปรับขนาดระดับนาโนสามารถเคลือบผิวไฟเบอร์กลาสได้สม่ำเสมอมากขึ้น และเสริมสร้างพันธะทางกลและเคมีระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกัน สูตรสารปรับขนาดที่เหมาะสมยังสามารถปรับพลังงานพื้นผิวของเส้นใยและเปลี่ยนแปลงความสามารถในการเปียกของไฟเบอร์กลาส ส่งผลให้เกิดการยึดเกาะที่แข็งแกร่งระหว่างเส้นใยและวัสดุเมทริกซ์ที่แตกต่างกัน
กระบวนการเคลือบที่แตกต่างกันยังส่งผลอย่างมากต่อการปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะระหว่างส่วนต่อประสาน ตัวอย่างเช่น การเคลือบด้วยพลาสมาช่วยสามารถใช้ก๊าซไอออนไนซ์เพื่อบำบัดไฟเบอร์กลาสพื้นผิว กำจัดสารอินทรีย์และสิ่งสกปรก เพิ่มกิจกรรมบนพื้นผิว และปรับปรุงการยึดเกาะของสารปรับขนาดกับพื้นผิวของเส้นใย
ตัววัสดุเมทริกซ์เองก็มีบทบาทสำคัญในการยึดติดระหว่างส่วนต่อประสาน การพัฒนาสูตรเมทริกซ์ใหม่ที่มีความสัมพันธ์ทางเคมีกับเส้นใยแก้วที่ผ่านการบำบัดแล้วมากขึ้นสามารถนำไปสู่การพัฒนาที่สำคัญได้ ตัวอย่างเช่น เมทริกซ์ที่มีหมู่ปฏิกิริยาความเข้มข้นสูงสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นกับสารปรับขนาดบนพื้นผิวเส้นใย นอกจากนี้ การปรับเปลี่ยนความหนืดและคุณสมบัติการไหลของวัสดุเมทริกซ์ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่ามัดเส้นใยจะซึมซับได้ดีขึ้น ลดช่องว่างและข้อบกพร่องที่ส่วนต่อประสาน ซึ่งเป็นสาเหตุของความอ่อนแอได้
กระบวนการผลิตสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงการยึดติดระหว่างส่วนต่อประสานได้ เทคนิคเช่นการแช่สูญญากาศหรือการขึ้นรูปด้วยเรซินถ่ายโอน (RTM)สามารถรับประกันการเปียกที่สม่ำเสมอและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นเส้นใยแก้วโดยเมทริกซ์ ซึ่งจะช่วยกำจัดฟองอากาศที่อาจทำให้พันธะอ่อนตัวลง นอกจากนี้ การใช้แรงดันภายนอกหรือการใช้วงจรควบคุมอุณหภูมิระหว่างการบ่มยังช่วยส่งเสริมการสัมผัสที่แนบแน่นยิ่งขึ้นระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์ นำไปสู่ระดับการเชื่อมขวางที่สูงขึ้นและส่วนต่อประสานที่แข็งแกร่งขึ้น
การปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะระหว่างส่วนต่อประสานของวัสดุผสมไฟเบอร์กลาสเป็นงานวิจัยสำคัญที่มีการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าการใช้สารลดขนาดและกระบวนการเคลือบต่างๆ จะเป็นหัวใจสำคัญของความพยายามนี้ แต่ก็ยังมีแนวทางอื่นๆ อีกมากมายที่กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพต่อไป
เวลาโพสต์: 4 ก.ย. 2568
