In un materiale composito, le prestazioni della fibra di vetro come componente chiave di rinforzo dipendono in larga misura dalla capacità di legame interfacciale tra la fibra e la matrice. La resistenza di questo legame interfacciale determina la capacità di trasferimento delle sollecitazioni quando la fibra di vetro è sotto carico, nonché la stabilità della fibra di vetro quando la sua resistenza è elevata. Generalmente, il legame interfacciale tra la fibra di vetro e il materiale della matrice è molto debole, il che limita l'applicazione della fibra di vetro nei materiali compositi ad alte prestazioni. Pertanto, l'utilizzo di un processo di rivestimento con agente di apprettatura per ottimizzare la struttura interfacciale e rafforzare il legame interfacciale è un metodo chiave per migliorare le prestazioni dei compositi in fibra di vetro.
Un agente di collaggio forma uno strato molecolare sulla superficie delfibra di vetro, che può ridurre efficacemente la tensione interfacciale, rendendo la superficie della fibra di vetro più idrofila o oleofila per migliorare la compatibilità con la matrice. Ad esempio, l'utilizzo di un agente di collaggio contenente gruppi chimicamente attivi può creare legami chimici con la superficie della fibra di vetro, migliorando ulteriormente la resistenza del legame interfacciale.
La ricerca ha dimostrato che gli agenti di apprettatura a livello nanometrico possono rivestire la superficie della fibra di vetro in modo più uniforme e rafforzare il legame meccanico e chimico tra la fibra e la matrice, migliorando così efficacemente le proprietà meccaniche della fibra. Allo stesso tempo, una formulazione adeguata di agente di apprettatura può regolare l'energia superficiale della fibra e modificarne la bagnabilità, determinando una forte adesione interfacciale tra la fibra e i diversi materiali della matrice.
Diversi processi di rivestimento hanno anche un effetto significativo sul miglioramento della resistenza del legame interfacciale. Ad esempio, il rivestimento assistito dal plasma può utilizzare gas ionizzato per trattarefibra di vetrosuperficie, rimuovendo materia organica e impurità, aumentando l'attività superficiale e migliorando così il legame dell'agente di apprettatura alla superficie della fibra.
Anche il materiale della matrice stessa svolge un ruolo cruciale nel legame interfacciale. Lo sviluppo di nuove formulazioni di matrice con una maggiore affinità chimica per le fibre di vetro trattate può portare a miglioramenti significativi. Ad esempio, matrici con un'elevata concentrazione di gruppi reattivi possono formare legami covalenti più robusti con l'agente di apprettatura sulla superficie della fibra. Inoltre, modificando la viscosità e le proprietà di flusso del materiale della matrice si può garantire una migliore impregnazione del fascio di fibre, riducendo al minimo vuoti e difetti all'interfaccia, che sono una comune fonte di debolezza.
Il processo di produzione stesso può essere ottimizzato per migliorare la saldatura interfacciale. Tecniche comeinfusione sotto vuotoOstampaggio a trasferimento di resina (RTM)può garantire una bagnatura più uniforme e completa delfibre di vetrodalla matrice, eliminando le sacche d'aria che possono indebolire il legame. Inoltre, l'applicazione di una pressione esterna o l'utilizzo di cicli di temperatura controllata durante la polimerizzazione può favorire un contatto più intimo tra la fibra e la matrice, portando a un grado più elevato di reticolazione e a un'interfaccia più resistente.
Il miglioramento della resistenza di legame interfacciale dei compositi in fibra di vetro è un'area di ricerca fondamentale con significative applicazioni pratiche. Sebbene l'uso di agenti di apprettatura e vari processi di rivestimento sia un pilastro di questo impegno, sono diverse le altre strade che si stanno esplorando per migliorarne ulteriormente le prestazioni.
Data di pubblicazione: 04-09-2025
