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1. Entwicklung und Anwendung einer Präzisionsbeschichtungstechnologie mit nanoskaligen Schlichtemitteln

Die Präzisionsbeschichtungstechnologie mit nanoskaligen Schlichtemitteln spielt als Spitzentechnologie eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung derLeistungsfähigkeit von GlasfasernNanomaterialien können aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche, ihrer starken Oberflächenaktivität und ihrer überlegenen physikochemischen Eigenschaften die Kompatibilität zwischen Schlichtemittel und Glasfaseroberfläche deutlich verbessern und dadurch die Grenzflächenhaftung erhöhen. Durch die Beschichtung mit nanoskaligen Schlichtemitteln entsteht eine gleichmäßige und stabile Nanobeschichtung auf der Glasfaseroberfläche, die die Haftung zwischen Faser und Matrix verstärkt und somit die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs signifikant verbessert. In der Praxis werden fortschrittliche Verfahren wie das Sol-Gel-Verfahren, das Sprühverfahren und das Tauchverfahren zur Beschichtung mit nanoskaligen Schlichtemitteln eingesetzt, um die Gleichmäßigkeit und Haftung der Beschichtung zu gewährleisten. Beispielsweise bildet sich durch die Verwendung eines nanosilan- oder nanotitanhaltigen Schlichtemittels und dessen gleichmäßige Applikation auf die Glasfaseroberfläche mittels Sol-Gel-Verfahren ein nanoskaliger SiO₂-Film, der die Oberflächenenergie und -affinität der Glasfaser deutlich erhöht und die Haftung an der Harzmatrix verbessert.

2. Optimierte Entwicklung von mehrkomponentigen, synergistischen Schlichtemittelformulierungen

Durch die Kombination mehrerer Funktionskomponenten bildet das Schlichtemittel eine funktionelle Verbundbeschichtung auf der Glasfaseroberfläche und erfüllt so die speziellen Anforderungen von Glasfaserverbundwerkstoffen in verschiedenen Anwendungsbereichen. Mehrkomponenten-Schlichtemittel verbessern nicht nur die Haftfestigkeit zwischen Glasfasern und Matrix, sondern verleihen ihnen auch verschiedene Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, UV-Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit. Im Hinblick auf die optimierte Zusammensetzung werden üblicherweise Komponenten mit unterschiedlicher chemischer Aktivität ausgewählt, wobei durch ein ausgewogenes Verhältnis ein Synergieeffekt erzielt wird. Beispielsweise kann eine Mischung aus bifunktionellem Silan und Polymeren wie Polyurethan und Epoxidharz während des Beschichtungsprozesses durch chemische Reaktionen eine vernetzte Struktur bilden, die die Haftung zwischen Glasfaser und Matrix deutlich verbessert. Für spezielle Anforderungen in extremen Umgebungen, die Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit erfordern, können geeignete Mengen an hochtemperaturbeständigen Keramiknanopartikeln oder korrosionsbeständigen Metallsalzkomponenten hinzugefügt werden, um die Gesamtleistung des Verbundwerkstoffs weiter zu optimieren.

3. Innovationen und Durchbrüche beim plasmaunterstützten Beschichtungsverfahren für Schlichtemittel

Das plasmaunterstützte Beschichtungsverfahren mit Schlichtemitteln ist eine neue Oberflächenmodifizierungstechnologie, die durch physikalische Gasphasenabscheidung oder plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung eine gleichmäßige und dichte Beschichtung auf der Oberfläche von Glasfasern erzeugt und so die Grenzflächenhaftung zwischen den Fasern effektiv verbessert.Glasfasernund der Matrix. Im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsverfahren mit Schlichtemitteln reagiert das plasmaunterstützte Verfahren durch hochenergetische Plasmapartikel bei niedrigen Temperaturen mit der Glasfaseroberfläche. Dabei werden Oberflächenverunreinigungen entfernt und aktive Gruppen eingeführt, was die Affinität und chemische Stabilität der Fasern erhöht. Nach der Beschichtung mit plasmabehandelten Glasfasern lässt sich nicht nur die Grenzflächenhaftung deutlich verbessern, sondern es ergeben sich auch zusätzliche Eigenschaften wie Hydrolysebeständigkeit, UV-Beständigkeit und Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen. Beispielsweise kann die Behandlung der Glasfaseroberfläche mit einem Niedertemperatur-Plasmaverfahren in Kombination mit einem Organosilicium-Schlichtemittel eine UV- und hochtemperaturbeständige Beschichtung erzeugen, die die Lebensdauer des Verbundwerkstoffs verlängert. Studien haben gezeigt, dass die Zugfestigkeit von mit plasmaunterstützten Verfahren beschichteten Glasfaserverbundwerkstoffen um mehr als 25 % gesteigert werden kann und ihre Alterungsbeständigkeit in Umgebungen mit wechselnden Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten deutlich verbessert wird.

4. Forschung zum Design- und Herstellungsprozess von intelligenten, reaktionsfähigen Schlichtemittelbeschichtungen

Intelligente, reaktionsfähige Schlichtemittelbeschichtungen reagieren auf Veränderungen der äußeren Umgebung und finden breite Anwendung in intelligenten Materialien, Sensoren und selbstheilenden Verbundwerkstoffen. Durch die Entwicklung von Schlichtemitteln mit Umweltsensitivität gegenüber Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert usw. können Glasfasern ihre Oberflächeneigenschaften unter verschiedenen Bedingungen automatisch anpassen und so intelligente Funktionen realisieren. Intelligente, reaktionsfähige Schlichtemittel werden üblicherweise durch die Einbringung von Polymeren oder Molekülen mit spezifischen Funktionen erreicht, die es ihnen ermöglichen, ihre physikochemischen Eigenschaften unter äußeren Reizen zu verändern und dadurch einen adaptiven Effekt zu erzielen. Beispielsweise können Schlichtemittelbeschichtungen mit temperatur- oder pH-sensitiven Polymeren wie Poly(N-isopropylacrylamid) morphologische Veränderungen der Glasfasern bei Temperaturänderungen oder in sauren und alkalischen Umgebungen bewirken und so deren Oberflächenenergie und Benetzbarkeit anpassen. Diese Beschichtungen ermöglichen es den Glasfasern, in verschiedenen Arbeitsumgebungen eine optimale Grenzflächenhaftung und Haltbarkeit aufrechtzuerhalten [27]. Studien haben gezeigt, dassGlasfaserverbundwerkstoffeDurch den Einsatz intelligenter, reaktionsfähiger Beschichtungen wird eine stabile Zugfestigkeit auch bei Temperaturschwankungen gewährleistet und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in sauren und alkalischen Umgebungen erzielt.