RU2743565C1 - Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes - Google Patents
Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743565C1 RU2743565C1 RU2019145360A RU2019145360A RU2743565C1 RU 2743565 C1 RU2743565 C1 RU 2743565C1 RU 2019145360 A RU2019145360 A RU 2019145360A RU 2019145360 A RU2019145360 A RU 2019145360A RU 2743565 C1 RU2743565 C1 RU 2743565C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon fiber
- dispersion
- cnts
- solution
- hardener
- Prior art date
Links
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 66
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 66
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 26
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 20
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 10
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 5
- FDLQZKYLHJJBHD-UHFFFAOYSA-N [3-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=CC(CN)=C1 FDLQZKYLHJJBHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 5
- FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N tetraethylenepentamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCN FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 19
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 11
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000006070 nanosuspension Substances 0.000 description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000001856 aerosol method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- IMUDHTPIFIBORV-UHFFFAOYSA-N aminoethylpiperazine Chemical compound NCCN1CCNCC1 IMUDHTPIFIBORV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- LSHROXHEILXKHM-UHFFFAOYSA-N n'-[2-[2-[2-(2-aminoethylamino)ethylamino]ethylamino]ethyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCNCCN LSHROXHEILXKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
- B05D5/10—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an adhesive surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0061—Methods for manipulating nanostructures
- B82B3/0076—Methods for manipulating nanostructures not provided for in groups B82B3/0066 - B82B3/0071
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D201/00—Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
- D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам повышения прочности на разрыв формируемого волокнистого композита за счет упрочнения межфазной границы углеволокно-полимерная матрица посредством формирования модифицирующего поверхность углеволокна слоя, который состоит из однородно распределенной сетки функционализированных углеродных нанотрубок и молекул органического отвердителя, содержащего амино-группы.The invention relates to methods for increasing the tensile strength of the formed fibrous composite by strengthening the interface of the carbon fiber-polymer matrix by forming a surface-modifying carbon fiber layer that consists of a uniformly distributed network of functionalized carbon nanotubes and molecules of an organic hardener containing amino groups.
На сегодня известны следующие способы улучшения механической прочности композитного материала на основе углеволокон с помощью предварительного нанесения УНТ, способствующие упрочнению межфазной границы углеволокно-эпоксидная смолы.To date, the following methods are known to improve the mechanical strength of a composite material based on carbon fibers using the preliminary deposition of CNTs, which contribute to the strengthening of the carbon fiber-epoxy resin interface.
Известен способ формирования прозрачной проводящей пленки путем аэрозольного распыления суспензий, содержащих нанофиламенты и графеновый материал [1]. В качестве наполнителей первой суспензии могу применяться различные металлические нанопровода, наностержни, нанотрубки металл-оксидные нанопровода и т.д. Кроме того, могут применятся углеродные и другие нанотрубки. В качестве наполнителя второй суспензии могут использоваться графен и различные его производные, такие как оксид графена, восстановленный оксид графена, химически функционализированный графен и т.д. Распыление может производиться различными методами, в частности с помощью сжатого воздуха, электростатическое, методом электроспиннинга, ультразвуковое распыление или их комбинация. Два типа аэрозольных микрокапель могут быть получены отдельно, а затем осаждаться на поверхность подложки последовательно (например, сначала наносятся металлические нанопроволоки, после чего происходит осаждение графена) или одновременно. Тем не менее в этой работе указанный способ не подразумевает контролируемость степени и однородность заполнения подложки УНТ, кроме того, не предполагается возможность использовать в качестве подложки трехмерные структуры типа макроразмерных волокон. Тогда как в предлагаемом способе обеспечивается возможность контроля степени заполнения поверхности подложки/материала на который производится нанесение функционализированных УНТ за счет подбора рецептуры растворителей и эффективной температуры термической обработки поверхности в процессе аэрозольного нанесения.A known method of forming a transparent conductive film by aerosol spraying of suspensions containing nanofilaments and graphene material [1]. Various metal nanowires, nanorods, nanotubes, metal-oxide nanowires, etc. can be used as fillers for the first suspension. In addition, carbon and other nanotubes can be used. Graphene and its various derivatives such as graphene oxide, reduced graphene oxide, chemically functionalized graphene, etc. can be used as a filler for the second suspension. Spraying can be done in a variety of ways, such as compressed air, electrostatic, electrospinning, ultrasonic spraying, or a combination of these. Two types of aerosol microdroplets can be obtained separately and then deposited on the substrate surface sequentially (for example, metal nanowires are deposited first, after which graphene is deposited) or simultaneously. Nevertheless, in this work, this method does not imply controllability of the degree and uniformity of filling the CNT substrate; moreover, the possibility of using three-dimensional structures such as macroscopic fibers as a substrate is not assumed. Whereas in the proposed method it is possible to control the degree of filling of the surface of the substrate / material on which the functionalized CNTs are applied due to the selection of the solvent formulation and the effective temperature of thermal surface treatment during aerosol deposition.
Известен способ получения нанокомпозита полимер/УНТ с ориентированными УНТ с повышенной устойчивостью к радиационному облучению, механической прочностью, электропроводимостью для космических приложений, а также приложений микросистемной техники [2]. При этом сначала предполагается формировать раствор полимера в первом растворителе, далее осуществлять обработку ультразвуком раствора с УНТ, смешивание растворенного полимера с раствором УНТ и обработку ультразвуком полученного раствора в течение времени, достаточного для распределения УНТ по всей матрице полимера. Затем предлагается производить нанесение композита на подложку и термообработка, причем обработка ультразвуком раствора полимер/УНТ производится в присутствие переменного магнитного поля, а нанесение нанокомпозита на подложку и его термообработка происходит в присутствии постоянного магнитного поля. Недостатком приведенного способа относительно предлагаемого к патентованию является необходимость использования дорогостоящих магнитов, что значительно усложняет и удорожает установки, и получаемые изделия в целом. Кроме того, т.к. нанесение полученного нанокомпозита проводится методом центрифугирования это сразу ограничивает номенклатуру используемых подложек, из-за невозможности нанесения какого-либо применения подложек (обрабатываемых) типа волокно.There is a known method of obtaining a polymer / CNT nanocomposite with oriented CNTs with increased resistance to radiation exposure, mechanical strength, electrical conductivity for space applications, as well as applications of microsystem technology [2]. In this case, it is first supposed to form a polymer solution in the first solvent, then sonicate the solution with CNTs, mix the dissolved polymer with a CNT solution and sonicate the resulting solution for a time sufficient to distribute the CNTs over the entire polymer matrix. Then, it is proposed to apply the composite to the substrate and heat treatment, and the ultrasonic treatment of the polymer / CNT solution is performed in the presence of an alternating magnetic field, and the deposition of the nanocomposite on the substrate and its heat treatment occurs in the presence of a constant magnetic field. The disadvantage of the above method in relation to the proposed for patenting is the need to use expensive magnets, which greatly complicates and increases the cost of the installation, and the resulting products as a whole. In addition, since the deposition of the obtained nanocomposite is carried out by the centrifugation method, this immediately limits the range of substrates used, due to the impossibility of applying any kind of substrates (processed) of the fiber type.
Известен способ повышения механической прочности композита, который включает приготовление наносуспензии путем введения в реактопластичное связующее УНТ при ультразвуковом воздействии с интенсивностью в кавитационной зоне в пределах от 15 до 25 кВт/м2 [3]. Причем диспергирование УНТ в связующем осуществляют с одновременной фоторегистрацией изменений интенсивности окраски наносуспензии. При достижении наносуспензией значений интенсивности окрашивания, соответствующих значениям нормированной степени диспергирования в диапазоне от 0,9 до 0,99, ультразвуковое воздействие прекращают. Способ позволяет оптимизировать степень диспергирования УНТ в связующем и сократить время формирования нанокомпозитов, обладающих повышенной прочностью за счет равномерного распределения наночастиц в нанокомпозите. Тем не менее, данный патент не описывает явления, происходящие на границе подложка-матрица (или волокно-матрица) и предложенный метод обеспечивает, по сути, увеличение прочности связующего, но в объеме самого связующего, тогда как прочность на границе подложка (волокно) - связующее не улучшается. Кроме того, не уточнено, какой тип УНТ используется. функционализированные или нет, поэтому невозможно сказать, улучшается ли прочность на уровне функциональная группа (на УНТ) - молекулы связующего.A known method of increasing the mechanical strength of the composite, which includes the preparation of a nanosuspension by introducing CNTs into a thermo-plastic binder under ultrasonic action with an intensity in the cavitation zone in the range from 15 to 25 kW / m 2 [3]. Moreover, the dispersion of CNTs in the binder is carried out with simultaneous photographic recording of changes in the color intensity of the nanosuspension. When the nanosuspension reaches the color intensity values corresponding to the values of the normalized degree of dispersion in the range from 0.9 to 0.99, the ultrasonic effect is stopped. The method allows to optimize the degree of dispersion of CNTs in the binder and to shorten the formation time of nanocomposites with increased strength due to the uniform distribution of nanoparticles in the nanocomposite. Nevertheless, this patent does not describe the phenomena occurring at the substrate-matrix (or fiber-matrix) interface and the proposed method provides, in fact, an increase in the strength of the binder, but in the volume of the binder itself, while the strength at the substrate (fiber) interface is the binder does not improve. In addition, it is not specified what type of CNT is used. functionalized or not, so it is impossible to say whether the strength improves at the level of the functional group (on CNTs) - the binder molecule.
Известен способ улучшения прочности при формировании трехмерно-усиленного многофункционального нанокомпозита и способы его изготовления [4]. Трехмерное усиление предполагает наличие двухмерной ткани, на волокнах которой синтезируются УНТ, направленные почти перпендикулярно к плоскости волокон, составляющих ткань. Нанокомпозит состоит из трехмерного армирования и окружающего материала матрицы. Показано улучшение механических, тепловых и электрических свойств нанокомпозита в поперечном направлении, а также дополнительное улучшение геометрической стабильности при изменении температуры и колебательном демпфировании по сравнению с базовыми композитами, усиленными только двумерным волокном. Варианты конфигурации нанокомпозита при формировании могут такими, чтобы одновременно выполнять несколько функций, таких как одновременное улучшение свойств при тепловой и механической нагрузке или улучшение свойств при механической нагрузке с одновременным контролем состояния повреждений в нанокомпозите. Тем не менее, способ по данному патенту, в частности описывает не нанесение, а синтез УНТ на поверхности SiC предполагает высокие температуры, т.к., в данном случае, проводится методом химического осаждения из газовой фазы, что предполагает температуры синтеза порядка 700-900°С, что весьма существенно ограничивает применение данного способа, т.к. многие материалы не являются настолько термостойкими.A known method of improving the strength during the formation of a three-dimensionally enhanced multifunctional nanocomposite and methods for its manufacture [4]. Three-dimensional reinforcement assumes the presence of a two-dimensional tissue, on the fibers of which CNTs are synthesized, directed almost perpendicular to the plane of the fibers that make up the tissue. The nanocomposite consists of a three-dimensional reinforcement and a surrounding matrix material. An improvement in the mechanical, thermal and electrical properties of the nanocomposite in the transverse direction is shown, as well as an additional improvement in geometric stability with temperature changes and vibrational damping compared to base composites reinforced with only two-dimensional fiber. The configuration options for the nanocomposite during formation can simultaneously perform several functions, such as simultaneously improving properties under thermal and mechanical stress or improving properties under mechanical stress while controlling the state of damage in the nanocomposite. Nevertheless, the method according to this patent, in particular, describes not the deposition, but the synthesis of CNTs on the SiC surface assumes high temperatures, since, in this case, it is carried out by the method of chemical vapor deposition, which assumes synthesis temperatures of the order of 700-900 ° C, which very significantly limits the use of this method, because many materials are not as heat resistant.
Известен способ модификации препрега [5], состоящий из пропитки волокнистого тела, полученного путем удвоения многожильных нитей в одном направлении или волоконного тела, полученного путем переплетения многожильных нитей в виде основных нитей и утонченных нитей со смолой матрицы, при этом в препреге на поверхности филаментов наносят углеродные нанотрубки в дисперсном состоянии. В предлагаемом к патентованию изобретении в отличие от [5] предлагается нанесение УНТ и раствора отвердителя содержащего амино-групы методом аэрозольного распыления. Причем подбор эффективных растворителей для дисперсии УНТ и раствора отвердителя существенно влияет распределение материала в процессе микрокапельного осаждения при аэрозольном распылении, что, в свою очередь, способствует улучшению распределения как УНТ, так и молекул отвердителя по поверхности углеволокна. Также отличием является то, что нанесение на углеволокна растворов происходит при дополнительном нагреве поверхности в диапазоне температур от 60 до 120°С, что способствует эффективному уходу остаточного растворителя из объема микрокапель, а, следовательно, повышает однородность сетки УНТ.A known method for modifying a prepreg [5], consisting of impregnation of a fibrous body obtained by doubling multi-strand threads in one direction or a fiber body obtained by interweaving multi-strand threads in the form of warp threads and thin threads with a matrix resin, while in prepreg on the surface of the filaments are applied dispersed carbon nanotubes. In the invention proposed for patenting, in contrast to [5], it is proposed to apply CNTs and a hardener solution containing amino groups by aerosol spraying. Moreover, the selection of effective solvents for the dispersion of CNTs and a hardener solution significantly affects the distribution of the material during microdroplet deposition during aerosol spraying, which, in turn, improves the distribution of both CNTs and hardener molecules over the carbon fiber surface. Also, the difference is that the application of solutions to carbon fibers occurs with additional heating of the surface in the temperature range from 60 to 120 ° C, which contributes to the effective escape of the residual solvent from the volume of microdroplets, and, consequently, increases the uniformity of the CNT network.
Известна работа [6], в которой поверхность УНТ была успешно модифицирована с использованием УФ/озоновой обработки и раствора триэтилентетрамина (ТЕТА) для использования в качестве усиления для композитов с полимерной матрицей. Обработка поверхности нанотрубок раствором триэтилентетрамина (ТЕТА) способствует пришиванию к поверхности амино-групп, за счет прикрепления молекул ТЕТА к поверхности CNT. Показано, что дисперсия нанотрубок в эпоксидной матрице значительно улучшилась после обработок УФ/Оз и ТЭТА из-за изменения термодинамических характеристик поверхности нанотрубок от гидрофобной к гидрофильной природе, наряду с улучшенным химическим взаимодействием между УНТ и полимером. В отличие от описываемой работы, предлагаемый к патентованию способ отличается тем, что предлагается использовать в отличие от многослойных УНТ (МУНТ) уже функционализированные УНТ, что позволит существенно улучшить химическое взаимодействие между УНТ и полимером, а также воспроизводимость параметров формируемой пленки. Также в описываемой работе основная задача исследования состояла в повышении однородности диспергирования МУНТ в объеме эпоксидной смолы. В отличие от этого, предлагается аэрозольное последовательное нанесение функционализированных УНТ и раствора ТЭТА (или полиэтиленполиамина (ПЭПА)) на поверхность углеволокна для упрочнения межфазной границы матрица-наполнитель. При этом решается проблема однородности диспергирования УНТ в объеме эпоксидной смолы без ухудшения параметров формируемой композитной структуры. Предложенные к патентованию способ предварительной обработки поверхности подложки, при котором дополнительно поверхность углеволокна перед операцией нанесения растворов подвергают обработке ультрафиолетом в парах воды в течение от не менее минуты и до не более 15 минут, при интенсивности ультрафиолетового излучения в диапазоне от 0,5 до 100 Вт/см2 и длине волны источника в диапазоне от 200 до 400 нм, также отлична от описываемого в патенте [6], в котором обработка производится в проточной атмосфере озона, ультрафиолетовое излучение генерируются световыми импульсами от ксеноновой лампы-вспышки, возбуждаемой импульсами тока. В отличие от [6], предлагается непрерывное облучение поверхности углеволокна ртутной лампой высокого давления, например ДРТ-400. При этом, результатом предложенной обработки поверхности углеволокна является существенное улучшение взаимодействия углеволокно-УНТ и УНТ-молекула отвердителя. Что в том числе ведет к улучшению адгезии при склеивания волокна с матрицей. Кроме того, этот метод не требует каких-либо химических веществ, проводится при комнатной температуре и может быть выполнен очень быстро.Known work [6], in which the surface of CNTs was successfully modified using UV / ozone treatment and a solution of triethylenetetramine (TETA) for use as a reinforcement for composites with a polymer matrix. Treatment of the nanotube surface with a solution of triethylenetetramine (TETA) promotes sewing to the surface of amino groups, due to the attachment of TETA molecules to the CNT surface. It is shown that the dispersion of nanotubes in an epoxy matrix significantly improved after UV / OZ and TETA treatments due to a change in the thermodynamic characteristics of the nanotube surface from hydrophobic to hydrophilic nature, along with improved chemical interaction between CNTs and the polymer. In contrast to the work described, the method proposed for patenting differs in that it is proposed to use, in contrast to multilayer CNTs (MWCNTs), already functionalized CNTs, which will significantly improve the chemical interaction between the CNTs and the polymer, as well as the reproducibility of the parameters of the formed film. Also in the described work, the main task of the study was to increase the uniformity of the dispersion of MCNTs in the bulk of the epoxy resin. In contrast, aerosol sequential deposition of functionalized CNTs and a solution of TETA (or polyethylene polyamine (PEPA)) on the carbon fiber surface is proposed to strengthen the matrix-filler interface. This solves the problem of uniformity of dispersion of CNTs in the bulk of the epoxy resin without deteriorating the parameters of the formed composite structure. Proposed for patenting a method for preliminary treatment of the substrate surface, in which the carbon fiber surface is additionally subjected to ultraviolet treatment in water vapor for at least a minute and up to 15 minutes before applying solutions, at an ultraviolet radiation intensity in the range from 0.5 to 100 W / cm 2 and a source wavelength in the range from 200 to 400 nm, is also different from that described in the patent [6], in which the treatment is carried out in a flowing ozone atmosphere, ultraviolet radiation is generated by light pulses from a xenon flash lamp excited by current pulses. In contrast to [6], continuous irradiation of the carbon fiber surface with a high-pressure mercury lamp, for example, DRT-400, is proposed. At the same time, the result of the proposed treatment of the carbon fiber surface is a significant improvement in the interaction of carbon fiber-CNT and CNT-hardener molecule. This, among other things, leads to improved adhesion when gluing the fiber to the matrix. Moreover, this method does not require any chemicals, is carried out at room temperature, and can be performed very quickly.
Особенностями способов повышения механической прочности в приведенных выше патентах [1-6] является использование тех или иных наноразмерных материалов, которые в большей части работ диспергируются в объеме связующего, что, хотя и ведет к улучшению прочности всего композита, однако не решает проблему повышения адгезии связующего к поверхности углеволокна в случае необходимости формирования композитов на основе углеволокон, а также снижает воспроизводимость однородного распределения модифицирующих добавок в виде УНТ в объеме композита, за счет сложности диспергирования УНТ и нанесения из нестабильных коллоидных растворов.A feature of the methods for increasing the mechanical strength in the above patents [1-6] is the use of certain nanoscale materials, which in most of the works are dispersed in the volume of the binder, which, although it leads to an improvement in the strength of the entire composite, does not solve the problem of increasing the adhesion of the binder. to the carbon fiber surface, if it is necessary to form composites based on carbon fibers, and also reduces the reproducibility of the uniform distribution of modifying additives in the form of CNTs in the bulk of the composite, due to the complexity of dispersing CNTs and deposition from unstable colloidal solutions.
В патенте [7], который является прототипом предлагаемого к патентованию изобретения, предлагается для повышения механической прочности композитной структуры на основе углеволокон и эпоксидной матрицы, предварительное нанесение на углеволокна углеродных нанотрубок и молекул отвердителя, выбранных из аминоэтилпиперазина и пентаэтиленгексамина. При этом концентрация УНТ выбрана в диапазоне от 20 до 500 мкг/мл, а концентрация отвердителя в диапазоне от 150 до 200 мкг/мл. В предлагаемом к патентованию изобретении предлагается последовательное нанесение функционализированных УНТ и отвердителя, выбранного из полиэтиленполиамина или триэтилентетрамина или диэтилентриамина или тетраэтиленпентамин или м-ксилилендиамин или м-фенилендиамин или их смеси. Предлагается использовать вместо нанесения окунанием нанесение аэрозольным методом с одновременным нагревом поверхности, например с помощью инфракрасной лампы, углеволокон, способствующим равномерному нанесению УНТ за счет микрокапельного режима осаждения и быстрого высыхания остаточного растворителя из объема наносимых микрокапель. При этом концентрация УНТ должна находиться в диапазоне от 20 до 250 мкг/мл. Основным отличием от прототипа является то, что нанесение дисперсии УНТ осуществляется из раствора включающего растворители с температурой кипения от 120 до 180°С или их смесей, что обеспечивает однородность распределения сетки функционализированных УНТ по поверхности углеволокна. Последующее нанесение молекул амино-групп на УНТ в количестве, достаточном для полного связывания всех УНТ и не превышающего количества УНТ на поверхности, способствует существенному упрочнению межфазной границы матрица-наполнитель при формировании волокнистого композита.In the patent [7], which is a prototype of the invention proposed for patenting, it is proposed to increase the mechanical strength of a composite structure based on carbon fibers and an epoxy matrix, preliminary deposition on carbon fibers of carbon nanotubes and curing agent molecules selected from aminoethylpiperazine and pentaethylenehexamine. In this case, the concentration of CNTs was selected in the range from 20 to 500 μg / ml, and the concentration of the curing agent was in the range from 150 to 200 μg / ml. The proposed invention proposes the sequential application of functionalized CNTs and a hardener selected from polyethylene polyamine or triethylenetetramine or diethylenetriamine or tetraethylenepentamine or m-xylylenediamine or m-phenylenediamine or mixtures thereof. It is proposed to use, instead of applying by dipping, application by the aerosol method with simultaneous heating of the surface, for example, using an infrared lamp, of carbon fibers, which contributes to the uniform application of CNTs due to the microdroplet deposition mode and the rapid drying of the residual solvent from the volume of the applied microdroplets. In this case, the concentration of CNTs should be in the range from 20 to 250 μg / ml. The main difference from the prototype is that the application of a CNT dispersion is carried out from a solution containing solvents with a boiling point of 120 to 180 ° C or mixtures thereof, which ensures uniform distribution of the network of functionalized CNTs over the carbon fiber surface. Subsequent deposition of amino group molecules on CNTs in an amount sufficient for the complete binding of all CNTs and not exceeding the amount of CNTs on the surface contributes to a significant strengthening of the matrix-filler interface during the formation of a fibrous composite.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение прочности на разрыв формируемого волокнистого композита за счет осаждения сетки функционализированных углеродных нанотрубок на поверхность углеволокна и последующео связывания УНТ с молекулами, содержащих амино-группы.The technical problem of the present invention is to increase the tensile strength of the formed fibrous composite due to the deposition of a network of functionalized carbon nanotubes on the surface of the carbon fiber and subsequent binding of CNTs to molecules containing amino groups.
Техническим результатом является разработка способа формирования сетки функционализированных углеродных нанотрубок связанной с углеволокном и окруженных молекулами отвердителя, химически взаимодействующего с молекулами связующего.The technical result is the development of a method for forming a network of functionalized carbon nanotubes associated with carbon fiber and surrounded by molecules of the hardener, chemically interacting with the molecules of the binder.
Однородность распределения УНТ по поверхности углеволокна без образования конгломератов обеспечивается подбором эффективных растворителей с различной температурой кипения и осаждением в микрокапельном режиме, обеспечивающем полное высыхание осаждаемых микрокапель за одну итерацию нанесения, без перераспределения микрокапель по поверхности углеволокна. Последующее аэрозольное нанесение отвердителя в количестве достаточном, для полного покрытия осажденных УНТ, но не превышающих их количества на поверхности углеволокна, ведет к повышению прочности всего волокнистого композита, за счет взаимодействия функционализированных УНТ с присутствующими в отвердителе аминогруппами, которые химически взаимодействовуют с эпокси-группами в эпоксидной смоле - связующем.The uniformity of distribution of CNTs over the surface of carbon fiber without the formation of conglomerates is ensured by the selection of effective solvents with different boiling points and deposition in a microdroplet mode, which ensures complete drying of the deposited microdroplets in one deposition iteration, without redistribution of microdroplets over the surface of the carbon fiber. Subsequent aerosol application of the curing agent in an amount sufficient to completely cover the deposited CNTs, but not exceeding their amount on the carbon fiber surface, leads to an increase in the strength of the entire fibrous composite, due to the interaction of functionalized CNTs with amino groups present in the curing agent, which chemically interact with epoxy groups in epoxy resin - a binder.
В предлагаемом к патентованию способе концентрация УНТ в растворе подобрана исходя из необходимости покрытия равномерной сеткой разориентированных УНТ поверхности углеволокна, при этом обеспечив приемлемую однородность. Увеличением концентрации УНТ в растворе, выше предложенной (250 мкг/мл) в изобретении, ведет к увеличению нестабильности системы в целом (образования конгломератов и выпадении в осадок раствора), а также приводит к сложности нанесения аэрозольным способом, что приводит к неоднородному распределению УНТ по поверхности углеволокон. Нижний предел концентрации (20 мкг/мл) определен как минимально возможная концентрация для формирования сетки УНТ методом аэрозольного распыления, снижение концентрации ниже 20 мкг/мл приводит к формированию областей полностью свободных от УНТ и неоправдано экономически, в связи с длительностью нансения слоя для однородного формирования сетки УНТ, т.к. при такой концентрации наносится практически один растворитель. Для приготовления дисперсии УНТ используют функционализированные УНТ, которые содержат от не менее I % до не более 10% функциональных, таких как карбоксильных и гидроксильных, групп (согласно данным производителя- компании Sigma-Aldrich), при этом для приготовления дисперсии углеродных нанотрубок для аэрозольного нанесения дополнительно добавляют растворитель с температурой кипения в диапазоне от 120 до 180°С или их смесь, из следующего списка: циклогексанон, циклогексано л, циклолентанон, диметилацетамид; который находится в объемном отношении от не менее 1:1 до не более 1:5 к дисперсии УНТ в н-метилпирролидоне (структурные формулы растворителей представлены на Фиг. 1.). Наличие функциональных групп на поверхности УНТ способствует повышению связывания УНТ как с поверхностью углеволокна, так и с молекулами отвердителя и эпокси-группами полимерной матрицы. Основным растворителем для дисперсии УНТ является н-метилпирролидон (НМП), температура которого составляет 202°С. При использовании аэрозольного микрокапельного режима нанесения раствора необходимо обеспечить эффективный уход растворителя из отдельных микрокапель на поверхности углеволокна при этом сохранив гидрофобность поверхности, при которой не происходит растекания капель и перераспределение УНТ по поверхности углеволокна (Фиг. 2.). Добавление низкотемпературного растворителя из списка: циклогексанон, циклогексанол, циклопентанон, диметилацетамид; снижает не только размер микрокапель, но и способствует увеличению скорости их высыхания, способствуя формированию однородной сетки УНТ (Фиг. 3.). Два растворителя с разной температурой кипения, выбраны исходя из того, что процесс аэрозольного нанесения осуществляется под действием прокачки сжатого воздуха или инертного газа через сопло распыления, что приводит к существенно более высокой скорости ухода осаточного растворителя из распыляемых микрокапель при использовании только лишь растворителя с низкой температурой кипения. При этом выбранные объемные отношения добавления растворителей от 1:1 до не более 1:5 обусловлено тем, что при добавлении дополнительного растворителя к раствору НМП в объемном отношении менее чем 1:1 не приводит к сколь угодно заметным изменениям характера высыхания микрокапель. В то время как превышение более чем 1:5 в объемном отношении растворителей ведет к слишком сильному испарению растворителей, за счет того, что большая часть низкотемпературного растворителя высыхает в процессе аэрозольного распыления, и, следовательно, к неоднородности осаждения УНТ по поверхности углеволокна.In the method proposed for patenting, the concentration of CNTs in the solution is selected based on the need to cover the carbon fiber surface with a uniform grid of misoriented CNTs, while ensuring acceptable uniformity. An increase in the concentration of CNTs in solution, higher than that proposed (250 μg / ml) in the invention, leads to an increase in the instability of the system as a whole (the formation of conglomerates and precipitation of the solution), and also leads to the complexity of application by an aerosol method, which leads to a non-uniform distribution of CNTs over surface of carbon fibers. The lower concentration limit (20 μg / ml) is defined as the minimum possible concentration for the formation of a CNT network by aerosol spraying, a decrease in concentration below 20 μg / ml leads to the formation of areas completely free of CNTs and is economically unjustified, due to the duration of the nanotube layer for uniform formation. CNT networks, since at this concentration, almost one solvent is applied. To prepare a dispersion of CNTs, functionalized CNTs are used, which contain from not less than I% to not more than 10% functional, such as carboxyl and hydroxyl, groups (according to the manufacturer's data - Sigma-Aldrich), while preparing a dispersion of carbon nanotubes for aerosol deposition additionally add a solvent with a boiling point in the range from 120 to 180 ° C or a mixture thereof, from the following list: cyclohexanone, cyclohexano l, cyclolentanone, dimethylacetamide; which is in a volume ratio from not less than 1: 1 to not more than 1: 5 to the dispersion of CNTs in n-methylpyrrolidone (the structural formulas of the solvents are shown in Fig. 1.). The presence of functional groups on the CNT surface enhances the binding of CNTs both to the carbon fiber surface and to the hardener molecules and epoxy groups of the polymer matrix. The main solvent for the CNT dispersion is n-methylpyrrolidone (NMP), the temperature of which is 202 ° C. When using the aerosol microdroplet mode of applying the solution, it is necessary to ensure the effective escape of the solvent from individual microdroplets on the carbon fiber surface while maintaining the hydrophobicity of the surface, at which there is no spreading of drops and redistribution of CNTs over the carbon fiber surface (Fig. 2). Adding a low-temperature solvent from the list: cyclohexanone, cyclohexanol, cyclopentanone, dimethylacetamide; reduces not only the size of microdroplets, but also increases the rate of their drying, contributing to the formation of a uniform network of CNTs (Fig. 3.). Two solvents with different boiling points were selected on the basis that the aerosol application process is carried out by pumping compressed air or an inert gas through a spray nozzle, which leads to a significantly higher rate of residual solvent leaving the sprayed microdroplets when using only a solvent with a low temperature boiling. In this case, the selected volume ratios of the addition of solvents from 1: 1 to no more than 1: 5 is due to the fact that when an additional solvent is added to the NMP solution in a volume ratio of less than 1: 1, it does not lead to any noticeable changes in the character of drying of microdroplets. While an excess of more than 1: 5 in the volumetric ratio of solvents leads to too strong evaporation of solvents, due to the fact that most of the low-temperature solvent dries up in the course of aerosol spraying, and, consequently, to inhomogeneous deposition of CNTs over the carbon fiber surface.
Добавление молекул отвердителя с амино-группами к раствору УНТ необходимо для покрытия УНТ молекулами отвердителя и связыванием с функциональный группами для дальнейшего улучшения межфазного взаимоджействия углеволокна и полимерной матрицы. Диапазон концентраций в описываемом изобретении выбран с учетом эффективного полного взаимодействия всех УНТ с молекулами отвердителя, без нахождения молекул отвердителя в свободной форме. Выбор молекул отвердителя из полиэтиленполиамина или триэтилентетрамина или диэтилентриамина или тетраэтиленпентамин или м-ксилилендиамин или м-фенилендиамин или их смеси, имеющих амино-группы, объясняется перспективой улучшения связи амино-групп с эпокси-группами эпоксидной смолы.The addition of curing agent molecules with amino groups to the CNT solution is necessary for coating the CNTs with curing agent molecules and binding to functional groups to further improve the interfacial interaction of carbon fiber and polymer matrix. The range of concentrations in the described invention is selected taking into account the effective full interaction of all CNTs with the hardener molecules, without finding the hardener molecules in free form. The choice of curing agent molecules from polyethylenepolyamine or triethylenetetramine or diethylenetriamine or tetraethylenepentamine or m-xylylenediamine or m-phenylenediamine or their mixtures having amino groups is explained by the prospect of improving the bond of amino groups with epoxy groups of epoxy resin.
Раствор отвердителя для аэрозольного нанесения готовится в растворе 2-пропанола или бутанола с концентрациями в диапазоне от не менее 60 мкг/мл до не более 800 мкг/мл. Нижняя граница концентрации отвердителя обусловлена тем, что доля молекул отвердителя при менее 60 мкг/мл на поверхности углеволокна не обеспечивает сколь угодно заметного эффекта на связывание функциональных групп УНТ с эпокси-группами и углеволокном. При этом превышение концентрации более чем 800 мкг/мл приводит к снижению прочности межфазной границы за счет наличия не связанных с УНТ молекулами отвердителя и образованию таким образом дефектов в композите. По границе которых происходит разрыв при деформации волокнистого композита.A hardener solution for aerosol application is prepared in a solution of 2-propanol or butanol with concentrations ranging from at least 60 μg / ml to not more than 800 μg / ml. The lower limit of the hardener concentration is due to the fact that the fraction of hardener molecules at less than 60 μg / ml on the carbon fiber surface does not provide an arbitrarily noticeable effect on the binding of CNT functional groups with epoxy groups and carbon fiber. In this case, exceeding the concentration of more than 800 μg / ml leads to a decrease in the strength of the interphase boundary due to the presence of hardener molecules not associated with CNTs and thus the formation of defects in the composite. Along the border of which a rupture occurs during deformation of the fiber composite.
Температура дополнительной обработки не должна превышать температуру кипения используемых в растворе растворителей, что может негативно сказаться на осаждении УНТ на поверхность углеволокна, в том числе в силу испарения растворителя из объема и, как следствие, изменения итоговой концентрации УНТ и характер диспергирования УНТ по поверхности углеволокна. Нагрев поверхности углеволокна в процессе аэрозольного распыления с помощью инфракрасного нагревателя обеспечивает равномерность прогрева углеволокна. При этом, выбранный температурный диапазон от 60 до 80°С обусловлен применяемыми растворителями и их эффективной скоростью испарения из объема микрокапель.The additional processing temperature should not exceed the boiling point of the solvents used in the solution, which can adversely affect the deposition of CNTs on the carbon fiber surface, including due to the evaporation of the solvent from the bulk and, as a consequence, changes in the final concentration of CNTs and the nature of CNT dispersion over the carbon fiber surface. Heating the carbon fiber surface during aerosol spraying using an infrared heater ensures uniform heating of the carbon fiber. In this case, the selected temperature range from 60 to 80 ° C is due to the solvents used and their effective rate of evaporation from the volume of microdroplets.
В предлагаемом к патентовании способе также предлагается дополнительно обрабатывать поверхность углеволокна перед операцией нанесения растворов ультрафиолетовым излучением в парах воды в течение от не менее минуты и до не более 15 минут, при интенсивности ультрафиолетового излучения в диапазоне от 0,5 до 100Вт/см2 и длине волны источника в диапазоне от 200 до 400 нм. Обработка поверхности углеволокна ультрафиолетом возможна с помощью ртутной лампы высокого давления, например ДРТ-400. При этом углеволокно располагают на расстоянии 5 сантиметров относительно плоскости лампы, для эффективности обработки, что обусловлено интенсивностью излучения лампы ДРТ-400. Временной диапазон обусловлен тем, что при времени обработки менее одной минут количество функциональных групп на поверхности углеволокна привитых таким образом не вносит ощутимого эффекта в характер взаимодействия углеволокно/УНТ/полимерная матрица, в то время как превышение времени обработки более чем в 15 минут приводит к деградации структуры углеволокна, ввиду высокой интенсивности обработки. Предлагается использовать кювету, которая располагается вдоль обрабатываемого углеволокна, вмещающую не менее 20 мл дистиллированной воды. При этом дополнительного подогрева кюветы для повышения интенсивности испарения не требуется. Обработка поверхности должна осуществляться в закрытом боксе или камере с размерами не более 300×300×300 (Ш×Г×В), что связано с необходимостью локализации паров воды над образцом. Результатом предложенной обработки поверхности углеволокна является существенное улучшение смачивания волокон матрицей, адгезии и склеивания волокна с полимерной матрицей. Кроме того, этот метод не требует каких-либо химических веществ, проводится при комнатной температуре и может быть выполнен очень быстро. В то же время данный метод легко масштабируется для технологического производства и обработки углеволокон большой площади.In the proposed patenting method, it is also proposed to additionally process the surface of the carbon fiber before the operation of applying solutions with ultraviolet radiation in water vapor for at least a minute and up to no more than 15 minutes, with an ultraviolet radiation intensity in the range from 0.5 to 100 W / cm 2 and length source waves in the range from 200 to 400 nm. Treatment of the carbon fiber surface with ultraviolet light is possible using a high-pressure mercury lamp, for example, DRT-400. In this case, carbon fiber is placed at a distance of 5 centimeters relative to the plane of the lamp, for processing efficiency, which is due to the radiation intensity of the DRT-400 lamp. The time range is due to the fact that with a processing time of less than one minute, the number of functional groups on the surface of carbon fiber grafted in this way does not make a significant effect on the nature of the interaction between carbon fiber / CNT / polymer matrix, while exceeding the processing time of more than 15 minutes leads to degradation structure of carbon fiber, due to the high intensity of processing. It is proposed to use a cuvette, which is located along the processed carbon fiber, containing at least 20 ml of distilled water. In this case, additional heating of the cuvette is not required to increase the evaporation rate. Surface treatment should be carried out in a closed box or chamber with dimensions not exceeding 300 × 300 × 300 (W × D × H), which is associated with the need to localize water vapor over the sample. The result of the proposed surface treatment of carbon fiber is a significant improvement in the wetting of the fibers with the matrix, adhesion and adhesion of the fiber to the polymer matrix. Moreover, this method does not require any chemicals, is carried out at room temperature, and can be performed very quickly. At the same time, this method is easily scalable for the technological production and processing of large area carbon fibers.
Эксперименты по измерению прочности на разрыв сформированного модифицированного композитного материала по примеру 1 (на основе углеволокон с эпоксидной матрицей путем предварительной модификации поверхности углеволокон сформированным слоем углеродных нанотрубок и молекулами отвердителя) показали увеличение прочности на разрыв модифицированного композитного материала (Емах_мод=3640 МПа) по отношению к немодифицированному композитному материалу (Рмах_чист=3166 МПа) на 15%, при отсутствии ухудшения Емод для модифицированного композита (Ечист=167 ГПа) при Емод=166 ГПа для немодифицированного композита.Experiments to measure the tensile strength of the formed modified composite material according to Example 1 (based on carbon fibers with an epoxy matrix by preliminary modification of the carbon fiber surface with a formed layer of carbon nanotubes and hardener molecules) showed an increase in the tensile strength of the modified composite material (E max_mod = 3640 MPa) with respect to to the unmodified composite material (P max_clean = 3166 MPa) by 15%, in the absence of deterioration of E modes for the modified composite (E pure = 167 GPa) at E mod = 166 GPa for the unmodified composite.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами:The invention is illustrated by graphic materials:
На Фиг. 1 представлены структурные формулы растворителей: циклогексанон, циклогексанол, циклопентанон, диметилацетамид, дополнительно добавляемых к дисперсии УНТ в н-метилпирролидоне.FIG. 1 shows the structural formulas of the solvents: cyclohexanone, cyclohexanol, cyclopentanone, dimethylacetamide, additionally added to the dispersion of CNTs in n-methylpyrrolidone.
На Фиг. 2. представлен результат осуществления изобретения, в котором на углеволокно нанесена модифицирующая поверхность разориентированная сетка функционализированных углеродных нанотрубок методом аэрозольного распыления из раствора н-метилпирролидона.FIG. 2. The result of the invention is presented, in which a surface-modifying misoriented network of functionalized carbon nanotubes is applied to the carbon fiber by aerosol spraying from a solution of n-methylpyrrolidone.
На Фиг. 3. представлен результат осуществления изобретения, в котором на углеволокно нанесена модифицирующая поверхность разориентированная сетка функционализированных углеродных нанотрубок методом аэрозольного распыления из раствора н-метилпирролидона с добавлением низкокипящего растворителя циклогексанона в объемном отношении 1:3.FIG. 3 shows the result of the invention, in which a surface-modifying misoriented network of functionalized carbon nanotubes is applied to the carbon fiber by aerosol spraying from a solution of n-methylpyrrolidone with the addition of a low-boiling solvent cyclohexanone in a volume ratio of 1: 3.
Пример осуществления изобретенияAn example of the invention
Пример 1.Example 1.
Подготовка раствора №1 для нанесения углеродных нанотрубок осуществляется путем приготовления дисперсии УНТ (содержащих 10% функциональных групп) в н-метилпирролидоне (НМП) и циклогексаноне с концентрацией УНТ 100 мкг/мл. Объемное соотношение НМП и циклогексанона 1:3. Раствор дополнительно обрабатывается в ультразвуковой ванне в течение 5 минут при параметрах ультразвука 47 кГц.The preparation of solution No. 1 for the deposition of carbon nanotubes is carried out by preparing a dispersion of CNTs (containing 10% functional groups) in n-methylpyrrolidone (NMP) and cyclohexanone with a CNT concentration of 100 μg / ml. The volume ratio of NMP and cyclohexanone is 1: 3. The solution is additionally processed in an ultrasonic bath for 5 minutes at 47 kHz ultrasound parameters.
Подготовка раствора №2 для нанесения отвердителя осуществляется путем приготовления раствора отвердителя триэтилентетрамина в растворе 2-пропанола, с концентрацией 200 мкг/мл. Раствор дополнительно обрабатывается в ультразвуковой ванне в течение 1 минуты при параметрах ультразвука 47 кГц.Preparation of solution No. 2 for applying the hardener is carried out by preparing a solution of the hardener triethylenetetramine in a solution of 2-propanol, with a concentration of 200 μg / ml. The solution is additionally processed in an ultrasonic bath for 1 minute at 47 kHz ultrasound parameters.
Нанесение раствора №1 осуществляется путем аэрозольного распыления, причем величина расхода раствора не превышает 0,1 мл/мин. Температура обработки в процессе нанесения составляет 90°C с помощью ИК нагревателя.Application of solution No. 1 is carried out by aerosol spraying, and the flow rate of the solution does not exceed 0.1 ml / min. The processing temperature during application is 90 ° C using an IR heater.
После нанесения раствора №1, проводят нанесение раствора №2 путем аэрозольного распыления, причем величина расхода раствора не превышает 0,3 мл/мин. Температура обработки в процессе нанесения составляет 80°C с помощью ИК нагревателя.After application of solution No. 1, application of solution No. 2 is carried out by aerosol spraying, and the flow rate of the solution does not exceed 0.3 ml / min. The processing temperature during application is 80 ° C using an IR heater.
Способ позволяет формировать на поверхности углеволокон разориентированную сетку УНТ покрытую молекулами отвердителя (фото на Фиг. 3).The method allows to form on the surface of carbon fibers a misoriented CNT network covered with hardener molecules (photo in Fig. 3).
Пример 2.Example 2.
Подготовка раствора №1 для нанесения углеродных нанотрубок осуществляется путем приготовления дисперсии УНТ (содержащих 5% функциональных групп) в н-метилпирролидоне (НМП) и циклогексаноне с концентрацией УНТ 150 мкг/мл. Объемное соотношение НМП и циклогексанона 1:4. Раствор дополнительно обрабатывается в ультразвуковой ванне в течение 5 минут при параметрах ультразвука 47 кГц.The preparation of solution No. 1 for applying carbon nanotubes is carried out by preparing a dispersion of CNTs (containing 5% functional groups) in n-methylpyrrolidone (NMP) and cyclohexanone with a CNT concentration of 150 μg / ml. The volume ratio of NMP and cyclohexanone is 1: 4. The solution is additionally processed in an ultrasonic bath for 5 minutes at 47 kHz ultrasound parameters.
Подготовка раствора №2 для нанесения отвердителя осуществляется путем приготовления раствора отвердителя триэтилентетрамина в растворе бутанола, с концентрацией 300 мкг/мл. Раствор дополнительно обрабатывается в ультразвуковой ванне в течение 1 минуты при параметрах ультразвука 47 кГц.Preparation of solution No. 2 for applying the hardener is carried out by preparing a solution of the hardener triethylenetetramine in a solution of butanol, with a concentration of 300 μg / ml. The solution is additionally processed in an ultrasonic bath for 1 minute at 47 kHz ultrasound parameters.
Предварительно, перед нанесением растворов поверхность углеволокна обрабатывают в ультрафиолете в парах воды в течение 10 минут, при интенсивности ультрафиолетового излучения в диапазоне от 30 Вт/см2, которое достигается при использовании лампы ДРТ-400 при располжении образца на расстоянии 5 см от плоскости лампы.Previously, before applying the solutions, the carbon fiber surface is treated in ultraviolet light in water vapor for 10 minutes, at an ultraviolet radiation intensity in the range of 30 W / cm 2 , which is achieved using a DRT-400 lamp with a sample located at a distance of 5 cm from the lamp plane.
Нанесение раствора №1 осуществляется путем аэрозольного распыления, причем величина расхода раствора не превышает ОД мл/мин. Температура обработки в процессе нанесения составляет 90°С с помощью ИК нагревателя.Application of solution No. 1 is carried out by aerosol spraying, and the flow rate of the solution does not exceed OD ml / min. The processing temperature during application is 90 ° C using an IR heater.
После нанесения раствора №1, проводят нанесение раствора №2 путем аэрозольного распыления, причем величина расхода раствора не превышает 0,3 мл/мин. Температура обработки в процессе нанесения составляет 80°С с помощью ИК нагревателя. Способ позволяет формировать на поверхности углеволокон разориентированную сетку УНТ покрытую молекулами отвердителя.After application of solution No. 1, application of solution No. 2 is carried out by aerosol spraying, and the flow rate of the solution does not exceed 0.3 ml / min. The processing temperature during application is 80 ° C using an IR heater. The method allows to form on the surface of carbon fibers a misoriented CNT network covered with hardener molecules.
Повторяя методику нанесения растворов №1 и №2 примеров 1-2, варьировалась концентрация УНТ ( содержащая до 10% функциональных групп) в пределах от 20 мкг/мл и менее до 250 мкг/мл и более в н-метилпирролидоне с добавлением различных растворителей с температурой кипения от 120 до 180°С из группы циклогексанон, циклогексанол, циклопентанон, диметилацетамид (структурные формулы на Фиг. 1) отдельно или в смеси, при этом добавка находится в объемном отношении от не менее 1:1 до не более 1:5 к основной дисперсии УНТ( в н-метилпирролидоне). Величина расхода раствора не превышала 0,1 мл/мин. После пропитки углеволокна любым из вышеназванных составов раствора №1 проводили тепловую обработку поверхности углеволокна при температуре в диапазоне от 45°С до 120°С. Варьировались также концентрации различных отвердителей (с амино-группами): полиэтиленполиамина, триэтилентетрамина, диэтилентриамина, тетраэтиленпентамин, м-ксилилендиамин, м-фенилендиамин, как отдельно, так и в их смеси, в растворе 2-пропанола или бутанола в пределах от 60 мкг/мл и менее до 800 мкг/мл и более. Величина расхода раствора №2 не превышала 0,3 мл/мин. После пропитки углеволокна любым из вышеназванных растворов отвердителя проводили тепловую обработку поверхности углеволокна при температуре в диапазоне от 60 до 80°С. Для более эффективной модификации волокнистого композита перед процессом последовательного аэрозольного нанесения растворов №1 и №2 дополнительно поверхность углеволокна подвергали обработке ультрафиолетом в парах воды в течение от не менее 1 минуты и до не более 15 минут, при интенсивности ультрафиолетового излучения в диапазоне от 0,5 до 100 Вт/см2 и длине волны источника в диапазоне от 200 до 400 нм.Repeating the procedure for applying solutions No. 1 and No. 2 of examples 1-2, the concentration of CNTs (containing up to 10% functional groups) was varied in the range from 20 μg / ml or less to 250 μg / ml or more in n-methylpyrrolidone with the addition of various solvents with boiling point from 120 to 180 ° С from the group cyclohexanone, cyclohexanol, cyclopentanone, dimethylacetamide (structural formulas in Fig. 1) separately or in a mixture, while the additive is in a volume ratio from not less than 1: 1 to not more than 1: 5 to the main dispersion of CNTs (in n-methylpyrrolidone). The flow rate of the solution did not exceed 0.1 ml / min. After impregnation of carbon fiber with any of the above-mentioned compositions of solution No. 1, heat treatment of the carbon fiber surface was carried out at a temperature in the range from 45 ° C to 120 ° C. The concentrations of various hardeners (with amino groups) also varied: polyethylene polyamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, tetraethylenepentamine, m-xylylenediamine, m-phenylenediamine, both separately and in their mixture, in a solution of 2-propanol or butanol in the range from 60 μg / ml or less up to 800 μg / ml or more. The flow rate of solution No. 2 did not exceed 0.3 ml / min. After impregnation of carbon fiber with any of the above-mentioned solutions of the hardener, the carbon fiber surface was heat treated at a temperature in the range from 60 to 80 ° C. For a more effective modification of the fibrous composite, before the process of sequential aerosol application of solutions No. 1 and No. 2, the carbon fiber surface was additionally treated with ultraviolet light in water vapor for at least 1 minute and up to no more than 15 minutes, at an intensity of ultraviolet radiation in the range from 0.5 up to 100 W / cm 2 and a source wavelength in the range from 200 to 400 nm.
Качество модификации композитного углеволокнистого материала во всех опытах контролировалось фотографически. В качестве образца сравнения использовали композит, полученный методом аэрозольного распыления УНТ из раствора н-метилпирролидона (Фиг. 2). При выходе параметров за заявленные пределы наблюдалось нарушение неоднородности сформированного слоя из функционализированных УНТ с отвердителем.The quality of modification of the composite carbon fiber material in all experiments was monitored photographically. A composite obtained by aerosol spraying of CNTs from a solution of n-methylpyrrolidone (Fig. 2) was used as a reference sample. When the parameters went beyond the stated limits, a violation of the inhomogeneity of the formed layer of functionalized CNTs with a hardener was observed.
Источники информацииSources of information
1. Патент США US 8871296 В2.1. US patent US 8871296 B2.
2. Патент России RU 2 400 462 С12. Patent of
3. Патент России RU 2 500 695 С13. Patent of
4. Патент СА 2632202 С4. Patent CA 2632202 C
5. Патент Японии JP 2007070593 A5. Japan patent JP 2007070593 A
6. Sham М.L., Kim J.K. Surface functionalities of multi-wall carbon nanotubes after U V/Ozone and TETA treatments // Carbon. - 2006. - T. 44. - №. 4. - C. 768-777.6. Sham M.L., Kim J.K. Surface functionalities of multi-wall carbon nanotubes after U V / Ozone and TETA treatments // Carbon. - 2006. - T. 44. - No. 4. - S. 768-777.
7. Патент России RU 2703635 (прототип).7. Russian patent RU 2703635 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145360A RU2743565C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145360A RU2743565C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743565C1 true RU2743565C1 (en) | 2021-02-19 |
Family
ID=74666099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145360A RU2743565C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2743565C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769443C1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-03-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Glass fibre polymer compositions based on polyphenylene sulphide and method for production thereof |
| CN118240461A (en) * | 2024-03-22 | 2024-06-25 | 珠海市金团化学品有限公司 | Carbon nano tube synergistic flame-retardant modified waterborne polyurethane coating and preparation method thereof |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007070593A (en) * | 2005-08-12 | 2007-03-22 | Gsi Creos Corp | Prepreg and manufacturing method thereof, carbon fiber and fiber body |
| CA2632202A1 (en) * | 2005-11-28 | 2008-05-08 | University Of Hawaii | Three-dimensionally reinforced multifunctional nanocomposites |
| EA200970177A1 (en) * | 2006-08-03 | 2009-08-28 | Оксан Материалз, Инк. | COMPOSITION AND METHOD OF OBTAINING PROPPANTS |
| RU2400462C1 (en) * | 2009-04-09 | 2010-09-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Method of preparing polymer/carbon nanotubes composite on substrate |
| RU2500695C1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite |
| US20140272172A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Aruna Zhamu | Method for producing conducting and transparent films from combined graphene and conductive nano filaments |
| RU2698809C1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-08-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Межотраслевой инжиниринговый центр МГТУ им. Н.Э. Баумана" (ООО "МИЦ МГТУ им. Н.Э. Баумана") | Method of producing composite material based on carbon fibers |
| RU2703635C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method of increasing tensile strength of composite material by means of preliminary impregnation of carbon fibers |
-
2019
- 2019-12-31 RU RU2019145360A patent/RU2743565C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007070593A (en) * | 2005-08-12 | 2007-03-22 | Gsi Creos Corp | Prepreg and manufacturing method thereof, carbon fiber and fiber body |
| CA2632202A1 (en) * | 2005-11-28 | 2008-05-08 | University Of Hawaii | Three-dimensionally reinforced multifunctional nanocomposites |
| EA200970177A1 (en) * | 2006-08-03 | 2009-08-28 | Оксан Материалз, Инк. | COMPOSITION AND METHOD OF OBTAINING PROPPANTS |
| RU2400462C1 (en) * | 2009-04-09 | 2010-09-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Method of preparing polymer/carbon nanotubes composite on substrate |
| RU2500695C1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method of preparing nanosuspension for producing polymer nanocomposite |
| US20140272172A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Aruna Zhamu | Method for producing conducting and transparent films from combined graphene and conductive nano filaments |
| RU2698809C1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-08-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Межотраслевой инжиниринговый центр МГТУ им. Н.Э. Баумана" (ООО "МИЦ МГТУ им. Н.Э. Баумана") | Method of producing composite material based on carbon fibers |
| RU2703635C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method of increasing tensile strength of composite material by means of preliminary impregnation of carbon fibers |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФИЗИЧЕСКИЙ ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ под ред. Прохорова А.М., Москва, Советская энциклопедия, 1984, с. 782. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769443C1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-03-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Glass fibre polymer compositions based on polyphenylene sulphide and method for production thereof |
| CN118240461A (en) * | 2024-03-22 | 2024-06-25 | 珠海市金团化学品有限公司 | Carbon nano tube synergistic flame-retardant modified waterborne polyurethane coating and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Layer-by-layer grafting CNTs onto carbon fibers surface for enhancing the interfacial properties of epoxy resin composites | |
| Fu et al. | Enhancing interfacial properties of carbon fibers reinforced epoxy composites via Layer-by-Layer self assembly GO/SiO2 multilayers films on carbon fibers surface | |
| Qin et al. | Modifying the carbon fiber–epoxy matrix interphase with silicon dioxide nanoparticles | |
| Maity et al. | Improvement in surface degradation properties of polymer composites due to pre-processed nanometric alumina fillers | |
| Wang et al. | Surface modification of aramid fibers by catechol/polyamine codeposition followed by silane grafting for enhanced interfacial adhesion to rubber matrix | |
| Liu et al. | Fabrication of carbon nanotubes/carbon fiber hybrid fiber in industrial scale by sizing process | |
| RU2743565C1 (en) | Method for increasing the tensile strength of fibrous composites by strengthening the matrix-filler interface of carbon fibers with functionalized carbon nanotubes | |
| Kim et al. | Synthesis and characteristics of NH2-functionalized polymer films to align and immobilize DNA molecules | |
| RU2743566C1 (en) | Method for increasing tensile strength of fiber composits by means of preliminary modification of carbon fibers with carbon nanotubes and molecules containing amino groups | |
| Haji et al. | Improved microwave shielding behavior of carbon nanotube-coated PET fabric using plasma technology | |
| US20100098902A1 (en) | Layer-by-layer assemblies having preferential alignment of deposited axially anisotropic species and methods for preparation and use thereof | |
| Hu et al. | Insight into the enhanced interfacial adhesion of carbon fiber reinforced composites: A facile ferric ion and tannic acid self-assembly strategy | |
| Xiong et al. | A new strategy for improvement of interface and mechanical properties of carbon fiber/epoxy composites by grafting graphene oxide onto carbon fiber with hyperbranched polymers via thiol‐ene click chemistry | |
| Xu et al. | Dramatically improving the interfacial adhesion of CF/epoxy composite through synergistic deposition of silver nanoparticles and polydopamine | |
| CN101913596B (en) | Preparation method of high-orientation carbon nanotube film | |
| JP2010045025A (en) | Exothermic body using fine carbon fiber, and manufacturing method thereof | |
| Gao et al. | Enhanced mechanical properties of carbon fiber composites by grafting different structural poly (amido amine) onto fiber surface | |
| Wang et al. | Enhanced interfacial properties of carbon fiber composites via aryl diazonium reaction “on water” | |
| Kolesnik et al. | Reinforcement of polymer composite materials by titanium dioxide nanoparticles synthesized in plasma discharge under ultrasonic cavitation | |
| She et al. | Preparation and Characterization of Waterborne Polyurethane Modified by Nanocrystalline Cellulose. | |
| CN110205809A (en) | A kind of method for sizing of carbon fiber and its application | |
| Basiron et al. | Improved Adhesion of Nonfluorinated ZnO Nanotriangle Superhydrophobic Layer on Glass Surface by Spray‐Coating Method | |
| RU2703635C1 (en) | Method of increasing tensile strength of composite material by means of preliminary impregnation of carbon fibers | |
| Wu et al. | Construction of “hard‐soft‐hard” structures with ammonium cerium nitrate/sodium alginate/carbon nanotubes on carbon fiber surfaces for superior mechanical | |
| Puliyalil et al. | Recent advances in the methods for designing superhydrophobic surfaces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210428 |