The effect of carbon fabrics modification on the strength of carbon fiber reinforced plastic

Abstract

This article reviews the study of influence of carbon fabrics modification on the strength of carbon fiber reinforced plastic. Two types of epoxy compound Etal Inject SLM of "cold curing" and Etal Inject-T of "heat curing", nitric acid HNO3 of concentration 60 %, carbon fabric of Toho Tenax/Aksa 3k-1200-200 were used in the study. Comparisons of the strength properties of carbon plastic on these compounds were given. The best result was obtained on Etal Inject-T with tensile strength -1000 MPa and in compression -425 MPa. Carbon fabric modification was carried out by grafting carboxylated groups treated with HNO3 to the carbon fiber surface. The treatment time in acid varied from 0.5 to 6 minutes. The compressive strength by 17 % from 425 MPa to 497 MPa has been established to increase when carbon fiber by HNO3 is modified for from 0.5 min to 2 min, then the strength decreases enlarging the treatment time. The decrease in strength is associated with a supersaturation of the surface of the fibers with carboxyl groups, which were destroyed during heat treatment. Thus, the surface oxidating of carbon fabric is the most effective method of increasing its adhesion to epoxy resin and the strength of carbon fiber. The functional groups formed during the oxidation process allow for a tight cross-linking of the epoxy matrix with carbon fiber. It was previously found that the strength of carbon fiber increases with the modification of epoxy resin with oxidized carbon nanotubes. An assumption is made about a uniform mechanism for strengthening carbon-fiber reinforced plastic due to chemically active functional groups, both on the surface of carbon fiber and on the surface of carbon nanotubes. КӨМІРҰЛПАНЫ ЖЕТІЛДІРУДІҢ КӨМІРПЛАСТИК БЕРІКТІЛІГІНЕ ӘСЕРІ ТУРАЛЫТүйіндеме. Мақалада, көміртекпластик беріктік қасиетіне көміртек матасының модификациясының әсерінің зерттеулері келтірілген. Екі түрлі эпоксидті компаунд -«суық қатайтылған» Этал Инжект SLM және «ыстық қатайтылған» Этал Инжект-Т, 60 % қоюланған азот HNO3 қышқылы, Toho Tenax/Aksa 3к-1200-200 маркалы көміртегі кенеп матасы пайдаланылды. Аталған компаундтардағы көмірпластиктің беріктік қасиеттеріне салыстыру жүргізілді. Ең жоғары нәтиже 1000 МПа созу кезінде және 425 МПа қысу беріктік шектеріндегі Этал Инжект-Т алынды. Көмірұлпаны жетілдіру көміртегі талшықтарының бетіне HNO3 өңделген карбоксилденген топты егу жолымен іске асырылды. Қышқылда өңдеу уақыты 0,5 минуттан 6 минутқа дейінгі аралықта жалғасты. HNO3 көміртегі талшығын 0,5 минуттар 2 минутқа дейін жетілдіру кезінде қысуға беріктілік шегі 17 %-ға, 425 МПа-дан 497 МПа-ға дейін артатыны анықталды, әрмен қарай уақытты арттырған сайын беріктілік төмендей бастайды. Беріктік қасиетінің төмендеуі талшықтардың карбоксилді топтармен қанығуымен байланысты яғни термиялық өндеу кезінде бұзылғандықтан. Осылайша көміртекматаны тотықпен өңдеу үрдісі, эпоксидтті шайырға адгезиясын жақсартып көмірпластиктің беріктігін арта түсіреді. Эпоксидтті матрицасымен көміртек талшықтарды тығыз байланысқа осы белсенді топтар мүмкіндік береді. Эпо...