Sílan tengiefni í samsettum efnum
Inngangur
Samsett efni hafa orðið sífellt mikilvægari í nútíma verkfræði vegna mikils styrkleika-til-þyngdarhlutfalls, framúrskarandi endingar og sveigjanleika í hönnun. Þessi efni eru mikið notuð í atvinnugreinum eins og geimferðum, bílaframleiðslu, byggingariðnaði og endurnýjanlegri orku.
Flest samsett efni samanstanda af tveimur meginþáttum: styrkjandi trefjum og fjölliða fylki. Styrkjandi trefjar veita vélrænan styrk, en fjölliða fylkið heldur trefjunum saman og dreifir streitu um efnið.
Hins vegar getur verið krefjandi að ná sterkum tengslum milli þessara tveggja þátta. Styrkingartrefjar eins og glertrefjar eða koltrefjar eru venjulega ólífræn efni en fjölliða fylki eru lífræn efni. Vegna mismunandi efnafræðilegra eiginleika þeirra geta léleg tenging við yfirborðið átt sér stað.
Sílan tengiefni eru mikið notuð til að bæta viðmótið milli styrktar trefja og fjölliða fylkja, sem eykur verulega afköst samsettra efna.
Uppbygging samsettra efna
Dæmigerð trefja-styrkt samsett efni samanstendur af þremur meginþáttum.
Styrkingar trefjar
Algengar styrktar trefjar eru:
● Glertrefjar
● Koltrefjar
● Basalt trefjar
Þessar trefjar veita samsettu efninu vélrænan styrk og stífleika.
Fjölliða fylki
Fjölliða fylkið bindur trefjarnar saman og flytur álag á milli þeirra. Algeng fjölliða fylki eru:
● Epoxý plastefni
● Pólýester plastefni
● Vinyl ester plastefni
● Pólýúretan plastefni
Fiber–Matrix tengi
Viðmótið milli trefjayfirborðsins og fjölliða fylkisins gegnir mikilvægu hlutverki við að ákvarða heildar vélrænni frammistöðu samsettsins.
Ef viðmótstengingin er veik verður streituflutningur milli trefja og fylkis óhagkvæmur, sem leiðir til skertra vélrænna eiginleika
Hlutverk Silane Coupling Agents
Sílan tengiefni eru notuð til að bæta efnasamhæfi milli styrktar trefja og fjölliða fylkja.
Þessar sameindir innihalda tvær tegundir af virkum hópum:
■ Önnur hlið sameindarinnar inniheldur vatnsrofanlega sílanhópa sem geta hvarfast við hýdroxýlhópa á ólífrænum trefjaflötum eins og gleri eða kísil.
■ Hin hliðin inniheldur lífræna starfræna hópa sem geta hvarfast við fjölliða fylkið.
Með þessari tvíþættu virkni mynda sílan sameindir efnabrýr sem tengja trefjaryfirborðið við fjölliða fylkið.
Yfirborðsmeðferð á styrkjandi trefjum
Í trefjaglerframleiðslu eru sílantengiefni almennt beitt við trefjastærðarferlið.
Sílan sameindirnar fara fyrst í vatnsrof til að mynda síanólhópa. Þessir hópar hvarfast við hýdroxýlhópa á yfirborði glertrefja og mynda sterk síoxantengi.
Eftir að sílanlagið er fest við trefjayfirborðið hafa lífrænu virknihóparnir víxlverkun við fjölliða plastefnið við samsetta herðingu.
Þetta ferli bætir verulega tenginguna milli trefja og fylkis.
Frammistöðubætir í samsettum efnum
Notkun sílantengiefna veitir nokkra mikilvæga frammistöðuávinning.
Bættur vélrænni styrkur
Betri tenging við yfirborð gerir skilvirkan streituflutning milli trefja og fjölliða fylkisins.
Aukið rakaþol
Sílan-meðhöndlaðir trefjar hjálpa til við að draga úr gegnumstreymi raka og koma í veg fyrir niðurbrot á samsettu viðmótinu.
Bætt þreytuþol
Sterkari tengi bæta viðnám gegn endurtekinni vélrænni hleðslu.
Betri ending
Sílantengingarefni bæta-langtímastöðugleika við umhverfisáhrif.
Þessar endurbætur eru nauðsynlegar fyrir mörg samsett burðarvirki.
Iðnaðarforrit
Sílan-meðhöndluð samsett efni eru notuð í mörgum atvinnugreinum.
Bílaiðnaður
Trefja-styrkt samsett efni eru notuð í léttum ökutækjaíhlutum til að draga úr eldsneytisnotkun og bæta orkunýtingu.
Vindorka
Vindmyllublöð treysta að miklu leyti á trefjaglersamsett efni með sterkri tengitengingu fyrir endingu og burðarvirki.
Byggingarefni
Samsett efni styrkt með glertrefjum eru notuð í rör, spjöld og burðarhluta.
Aerospace umsóknir
Samsett efni úr koltrefjum með bjartsýni viðmót eru mikið notuð í mannvirki flugvéla.
Mismunandi sílan tengiefni eru notuð eftir tegund fjölliða fylkis.
Amínó Silanes
Þessar sílanar eru almennt notaðar í epoxý plastefniskerfi og trefjagler samsett efni.
Epoxý sílanes
Epoxý-virk silan eru notuð í epoxý plastefni og húðunarkerfi.
Vinyl Silanes
Vinyl-virk silan eru almennt notuð í ómettuðum pólýester- og pólýetýlenkerfum.
Rétt val á sílanefnafræði er mikilvægt til að ná sem bestum tengingarafköstum.
Vörur sem mælt er með
Fyrir samsett efni eru eftirfarandi sílan tengiefni almennt notuð.
Þetta amínó-virka sílan er mikið notað í trefjagleri og samsettum epoxýkerfum.
Þetta epoxý-virka sílan veitir framúrskarandi samhæfni við epoxýplastefnisfylki og bætir tengingu milli andlita.
Niðurstaða
Sílantengingarefni gegna mikilvægu hlutverki við að bæta árangur trefja-styrktra samsettra efna. Með því að mynda efnabrýr á milli styrkjandi trefja og fjölliða fylkja, auka þær vélrænan styrk, endingu og langtímaáreiðanleika.
Vegna getu þeirra til að bæta tengingu milli andlits hafa sílan tengiefni orðið nauðsynleg aukefni í nútíma samsettum efnistækni.
Þar sem eftirspurn eftir léttum og-afkastamiklum efnum heldur áfram að aukast mun sílanefnafræði áfram vera lykilþáttur í þróun háþróaðra samsettra kerfa.
