En un material compost, el rendiment de la fibra de vidre com a component clau de reforç depèn en gran mesura de la capacitat d'unió interfacial entre la fibra i la matriu. La força d'aquesta unió interfacial determina la capacitat de transferència d'esforços quan la fibra de vidre està sota càrrega, així com l'estabilitat de la fibra de vidre quan la seva resistència és alta. Generalment, la unió interfacial entre la fibra de vidre i el material de la matriu és molt feble, cosa que restringeix l'aplicació de la fibra de vidre en materials compostos d'alt rendiment. Per tant, l'ús d'un procés de recobriment amb agent d'encapsulat per optimitzar l'estructura interfacial i enfortir la unió interfacial és un mètode clau per millorar el rendiment dels compostos de fibra de vidre.
Un agent d'encolat forma una capa molecular a la superfície de lafibra de vidre, que pot reduir eficaçment la tensió interfacial, fent que la superfície de fibra de vidre sigui més hidròfila o oleofílica per millorar la compatibilitat amb la matriu. Per exemple, l'ús d'un agent d'encolat que contingui grups químicament actius pot crear enllaços químics amb la superfície de fibra de vidre, millorant encara més la força d'enllaç interfacial.
La investigació ha demostrat que els agents d'encolat a nivell nanomètric poden recobrir la superfície de fibra de vidre de manera més uniforme i enfortir la unió mecànica i química entre la fibra i la matriu, millorant així eficaçment les propietats mecàniques de la fibra. Al mateix temps, una formulació adequada d'agent d'encolat pot ajustar l'energia superficial de la fibra i canviar la humectabilitat de la fibra de vidre, donant lloc a una forta adhesió interfacial entre la fibra i diferents materials de matriu.
Els diferents processos de recobriment també tenen un efecte significatiu en la millora de la resistència de l'enllaç interfacial. Per exemple, el recobriment assistit per plasma pot utilitzar gas ionitzat per tractar elfibra de vidresuperfície, eliminant matèria orgànica i impureses, augmentant l'activitat superficial i millorant així l'adhesió de l'agent d'encolat a la superfície de la fibra.
El material matriu en si mateix també juga un paper crucial en l'unió interfacial. El desenvolupament de noves formulacions de matriu que tinguin una afinitat química més forta per les fibres de vidre tractades pot conduir a millores significatives. Per exemple, les matrius amb una alta concentració de grups reactius poden formar enllaços covalents més robustos amb l'agent d'encapsulament a la superfície de la fibra. A més, la modificació de la viscositat i les propietats de flux del material matriu pot garantir una millor impregnació del feix de fibres, minimitzant els buits i els defectes a la interfície, que són una font comuna de debilitat.
El procés de fabricació en si mateix es pot optimitzar per millorar la unió interfacial. Tècniques cominfusió al buitoemmotllament per transferència de resina (RTM)pot assegurar una humectació més uniforme i completa de lafibres de vidreper la matriu, eliminant les bosses d'aire que poden debilitar l'enllaç. A més, l'aplicació de pressió externa o l'ús de cicles de temperatura controlada durant el curat pot promoure un contacte més íntim entre la fibra i la matriu, donant lloc a un major grau d'entrecreuament i una interfície més forta.
Millorar la resistència d'unió interfacial dels compostos de fibra de vidre és una àrea crítica de recerca amb importants aplicacions pràctiques. Si bé l'ús d'agents d'encolat i diversos processos de recobriment és una pedra angular d'aquest esforç, s'estan explorant diverses altres vies per millorar encara més el rendiment.
Data de publicació: 04-09-2025
