Schemat metody elektrooptycznego badania procesu zwilżania
Streszczenie
Niedostateczna wytrzymałość adhezyjna połączenia włókien wzmacniających z matrycą (osnową) materiału kompozytowego prowadzi do delaminacji, powodujących redukcję zdolności do przenoszenia obciążeń oraz trwałości wyrobu, a w przypadku zbiorników ciśnieniowych i rurociągów może spowodować ich rozszczelnienie. Jedną z możliwych metod poprawy wytrzymałości adhezyjnej jest pokrywanie włókien wzmacniających metodą zol-żel powłokami organokrzemionkowymi. Warstwa silanowa wiąże się chemicznie (wiązaniami kowalencyjnymi Si-O) z powierzchnią włókien szklanych. Zwilżanie ulega poprawie dzięki większemu powinowactwu chemicznemu żywicy do włókien pokrytych niż niepokrytych. Lepsze zwilżanie poprawia powiązanie adhezyjne pomiędzy włóknami a matrycą (żywicą) ze względu na większą powierzchnię kontaktu pomiędzy żywicą a włóknami. Włókna węglowe i aramidowe zwykle nie są w ten sposób pokrywane, co skutkuje gorszymi właściwościami adhezyjnymi. W pracy materiały organokrzemionkowe zostały uzyskane metodą zol-żel z użyciem różnych prekursorów krzemionkowych: metylotrimetoksysilanu (MtMOS), etylotrietoksysilanu (EtEOS) oraz tetrametoksysilanu (TMOS). Materiały te zostały naniesione na tkaninę z włókien szklanych oraz hybrydową tkaninę węglowo/aramidową, powodując zmianę ich właściwości powierzchniowych. Struktury chemiczne zbadano z użyciem spektroskopii Ramana, wykazując obecność ugrupowań chemicznych charakterystycznych dla krzemionki, jak również obecność organicznych grup funkcyjnych połączonych wiązaniami krzem-węgiel. Powierzchnie pokrytych włókien obserwowano pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM), wskazując niepożądane zlepienie włókien przez pokrycia z prekursorów MtMOS i TMOS, przy braku takiego zlepienia przez pokrycia z prekursora EtEOS. Zwilżalność włókien szklanych przez żywicę epoksydową zbadano metodą elektrooptyczną, wykazując, że pokrycia z MtMOS i TMOS poprawiają zwilżalność, promując tym samym adhezję.
Anna Szczurek
Badacz, inzynieria materiałowa, Dr
Anna Szczurek posiada tytuł Doktora w dyscyplinie inżynierii mechanicznej, jednakże jest doświadczenie naukowe bazuje w znacznym zakresie na inżynierii materiałowej i chemii, a prowadzone przez nią badania znajdują się na styku tych dyscyplin. Naukowo interesuje się zależnościami między strukturą a właściwościami cienikich powłok zol-żelowych, z głównym naciskiem na powłoki barierowe względem przenikalności gazów, w tym wodoru.
