تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کاربن فائبر انڈسٹری کی مستقبل کی ترقی کے لیے ایک اہم سمت ہے۔ اس کی اعلی مکینیکل خصوصیات اور قابل اصلاح پروسیسنگ خصوصیات کی وجہ سے، یہ تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مصنوعات کی پروسیسنگ اور دوبارہ استعمال میں زیادہ کردار ادا کر سکتا ہے۔ تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر اعلی درجے کے شعبوں جیسے ایرو اسپیس اور ہوا بازی کے لیے موزوں ہے۔ اس میں بہتر اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور زیادہ جامع درخواست کے منظرنامے ہیں۔ اس مرحلے پر، تھرمو پلاسٹک کاربن ریشوں کی بہت سی قسمیں نہیں ہیں جنہیں بیچوں میں تیار کیا جا سکتا ہے، بشمول CF/PEEK، CF/PPS، CF/PA، وغیرہ۔
ایرو اسپیس اور دیگر صنعتوں کے حقیقی استعمال کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، مندرجہ بالا جامع مواد کو ایک خاص حد تک تبدیل کرنے کی ضرورت پڑسکتی ہے، جیسے کہ ان کی سختی کو بڑھانا۔ اگر آپ تھرمو پلاسٹک مرکبات کی سختی کو بڑھانا چاہتے ہیں، تو آپ بہت سے پہلوؤں سے شروع کر سکتے ہیں، جیسے سخت کرنے والے ایجنٹوں کو شامل کرنا یا دیگر کمک شامل کرنا۔ آپ کاربن فائبر کی سطح کو تبدیل کرنے اور سخت کرنے کے لیے جسمانی یا کیمیائی طریقے بھی استعمال کر سکتے ہیں۔ آپ مولڈنگ کے عمل کو بھی بہتر بنا سکتے ہیں۔ ایڈجسٹمنٹ جامع مواد کے سخت اثر کو فروغ دیتا ہے۔
1. سخت کرنے والے ایجنٹ کی ملاوٹ اور سختی: جامع مواد کی ترمیم میں، جسمانی ملاوٹ میں ترمیم سب سے آسان اور عام طور پر استعمال ہونے والا ترمیمی طریقہ ہے۔ تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکبات کی خصوصیات کاربن فائبر اور تھرمو پلاسٹک رال میٹرکس کے درمیان انٹرفیس بانڈنگ حالت سے قریبی تعلق رکھتی ہیں۔ جامع مواد کی سختی کو بڑھانے کے لیے، مواد کے انٹرفیس بانڈنگ اثر کو بہتر بنانے اور جامع مواد کی سختی کو بڑھانے کے لیے ایک خاص سخت ایجنٹ شامل کیا جا سکتا ہے۔
Maleic anhydride (MAH) پولیامائڈ (PA) کے ساتھ مطابقت پیدا کرنے کے لیے رد عمل ظاہر کر سکتا ہے۔ دونوں میں اچھی مطابقت ہے۔ MAH اور PA کی اچھی مطابقت کی وجہ سے، سخت کرنے والے ایجنٹ کو PA میٹرکس میں تیزی سے منتشر کیا جا سکتا ہے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ PA6/CF جامع مواد کے لیے، سخت کرنے والے ایجنٹ POE‑g‑MAH کا اضافہ جامع مواد کے اثرات کی خصوصیات کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ اثر کی طاقت 6.2kJ/m2 سے 9 تک بڑھ گئی ہے۔{5}}kJ/m2، اور سخت اثر واضح ہے۔
نقصانات: سخت کرنے والے ایجنٹ کی ایک معقول مقدار جامع مواد کی سختی کو بہتر بنانے میں مدد کر سکتی ہے، لیکن سخت کرنے والے ایجنٹ کے مواد میں اضافے سے ذرہ کا زیادہ سائز اور کم بازی اثر جیسے مسائل پیدا ہو سکتے ہیں، جس سے مواد کی دیگر مکینیکل خصوصیات متاثر ہوتی ہیں، اس لیے اسے ضروری ہے۔ کنٹرول کیا جائے tougheners کے مناسب اضافہ.
2. کمک ہائبرڈ سختی: کاربن فائبر اور تھرمو پلاسٹک رال کے علاوہ، دیگر کمک مواد، جیسے گلاس فائبر (GF)، ارامیڈ فائبر (AF) اور کاربن نانوٹوبس، تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکب مواد میں شامل کیے جاتے ہیں تاکہ تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کو بہتر بنایا جا سکے۔ جامع مواد کی سختی بھی سخت اثر کو حاصل کر سکتی ہے۔
تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ CF, GF اور POE‑g‑MAH کو PA66 میں شامل کیا جائے گا تاکہ ہائبرڈ فائبر/POE‑g‑MAH جامع تقویت یافتہ PA66 مواد تیار کیا جا سکے۔ جب گلاس فائبر کے اضافے کی مقدار 15% ہوتی ہے تو سختی کا اثر سب سے بہتر ہوتا ہے، جو CF سے بہتر ہوتا ہے اکیلے بھرنے کے اثر کی طاقت میں 34.02% اضافہ ہوا، اور بہتری کا اثر واضح تھا۔ CF/PET جامع مواد کی تیاری کے وقت، ترمیم کے لیے اس میں ارامڈ فائبر کوٹ دیا جاتا ہے۔ جامع مواد کی اثر طاقت نمایاں طور پر بہتر ہوئی ہے۔ کوٹنگ کی ایک پرت کے ساتھ مرکب مواد کی اثر قوت میں 65.8% اور کوٹنگ کی دو تہوں کے ساتھ 45.6% اضافہ ہوا ہے۔ سختی کا اثر نمایاں طور پر بہتر ہوا ہے۔
کچھ مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ PA6 پر HNTs اور CF کی ہم آہنگی سختی اور کمک کے اثر کا مطالعہ کرنے کے لیے دو تقویت دینے والے مواد، CF اور halloysite nanotubes (HNTs) کے فوائد کو ملایا گیا تھا۔ مکینیکل پراپرٹی ٹیسٹ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ PA6/30%CF/10%HNTs کی زیادہ سے زیادہ اثر قوت 8.9kJ/m2 ہے، HNTs کا PA6/CF جامع مواد پر سخت اثر ہوتا ہے، اور HNTs اور CF کو سخت کرنے میں ہم آہنگی کا اثر ہوتا ہے۔
3. کاربن فائبر کی سطح کا علاج: غیر ترمیم شدہ کاربن فائبر ٹوٹنے والا ہے، سطح کی مضبوطی ہے، اور فعال گروپوں کی کمی ہے، جس کے نتیجے میں کاربن فائبر اور تھرمو پلاسٹک رال میٹرکس کے درمیان خراب مطابقت نہیں ہے، اور انٹرفیس کی ساخت اور کارکردگی متاثر ہوتی ہے۔ کاربن فائبر کے سطحی علاج سے، اس کی سطح کی کیمیائی سرگرمی، سطح سے پاک توانائی یا سطح کے کھردرے پن کو بڑھایا جا سکتا ہے، جس سے کاربن فائبر اور تھرمو پلاسٹک میٹرکس کے درمیان گیلے ہونے کی ڈگری کو بہتر بنانے میں مدد مل سکتی ہے، اس طرح جامع مواد کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ سختی کاربن فائبر کی سطح کا علاج کرنے کے بہت سے طریقے ہیں، بشمول سائزنگ ایجنٹ کا علاج، سطح کی جسمانی ترمیم اور سطح کی کیمیائی ترمیم۔
سائز کرنے والے ایجنٹوں کے ذریعہ مرکب مواد کی انٹرفیس خصوصیات میں بہتری جسمانی اثرات جیسے دراندازی اور چپکنے کے ساتھ ساتھ کاربن فائبر کی سطح پر متحرک گروپوں کی ایک بڑی تعداد کے امتزاج کے ذریعہ ہمواری پیدا کرنے کے لئے میٹرکس کے ذریعہ حاصل کی جاسکتی ہے۔ بانڈز تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اڈیپک ایسڈ جیسے خام مال کو پگھلا کر تھرموپلاسٹک کوپولیمائڈ بنایا جاتا ہے، جسے PA6/CF مرکب مواد میں ترمیم کرنے کے لیے ایک سائزنگ ایجنٹ (co-PA) میں تیار کیا جاتا ہے۔ 4% کے بہترین سائزنگ ایجنٹ کے مواد پر، جامع مواد کی انٹرفیشل شیئر سٹرینتھ (IFSS) 37.6MPa تک پہنچ جاتی ہے، جو کہ غیر سائز والے PA6/CF سے 43.76% زیادہ ہے۔
کاربن فائبر کی سطح کے لیے جسمانی ترمیم کے دیگر طریقوں میں الٹراسونک بازی، سرفیکٹنٹ ٹریٹمنٹ اور الیکٹرو کیمیکل جمع شامل ہیں۔ تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) کو گرافین آکسائیڈ (P‑SG) میں ترمیم کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا اور الٹراسونک علاج کے لیے CF کے ساتھ ملایا گیا تھا، تاکہ P‑SG PA6/C‑SG مرکبات حاصل کرنے کے لیے CF سطح سے کامیابی کے ساتھ منسلک ہو گیا۔ نتیجہ یہ ہے کہ کاربن فائبر کے مواد میں اضافے کے ساتھ ترمیم شدہ جامع مواد کی اثر طاقت نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔ جب کاربن فائبر کا مواد 13% ہوتا ہے تو اثر کی طاقت 36.52kJ/m2 ہوتی ہے، اور اثر کی کارکردگی میں 113.17% اضافہ ہوتا ہے۔
کاربن فائبر کی سطح کی کیمیائی ترمیم کاربن فائبر کو حل کرنے والے ماحول میں ڈالنا ہے اور مواد کی سطح کو منتخب طور پر تبدیل کرنا ہے تاکہ زیادہ فعال گروپس اور انٹرفیس بانڈنگ فورس کو بڑھایا جا سکے۔ یا سطح کی کیمیائی خصوصیات کو کنٹرول کرنے کے لیے CF سطح کی کھردری کو بہتر بنانے کے لیے دوسرے سالوینٹس کا استعمال کریں، جن میں کپلنگ ایجنٹ کا طریقہ عام طور پر استعمال ہونے والے کیمیائی ترمیم کے طریقوں میں سے ایک ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ جب کاربن فائبر کی سطح کو PA6/CF مرکب مواد تیار کرنے کے لیے سائلین کپلنگ ایجنٹ (KH550) کے ساتھ کیمیائی طور پر تبدیل کیا جاتا ہے، تو غیر نشان زدہ اثرات کے ٹیسٹ کے نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ جب ترمیم شدہ کاربن فائبر کا مواد 20% ہے، PA6/CF کی غیر نشان زد اثر قوت زیادہ سے زیادہ قدر (18.5±0.6) kJ/m2 تک پہنچ جاتی ہے، جو کہ متعلقہ غیر علاج شدہ مواد سے 52% زیادہ ہے۔
4. پروسیسنگ اور مولڈنگ کے عمل کا کنٹرول: تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کمپوزٹ شیٹس کی مولڈنگ اور پروسیسنگ اور مادی جزو کنکشن ٹیکنالوجی بھی حتمی مادی خصوصیات کو متاثر کرنے والے اہم عوامل ہیں۔ مواد کی مولڈنگ کے عمل کے دوران مولڈنگ درجہ حرارت، مولڈنگ پریشر وغیرہ کو کنٹرول کرکے، جامع مواد کی انٹرفیس بانڈنگ کی صورتحال کو کنٹرول کیا جاسکتا ہے اور انٹرفیس کی کارکردگی کو تبدیل کیا جاسکتا ہے۔
مولڈنگ کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، رال میٹرکس کی واسکاسیٹی اتنی ہی کم ہوگی، فلوڈیٹی اتنی ہی بہتر ہوگی، کاربن فائبر کی دراندازی اتنی ہی مکمل ہوگی، اور انٹرفیس کے رابطے کے علاقے میں اضافہ ہوگا۔ لہذا، اسی شگاف کی توسیع کی لمبائی کے تحت، نمونے کو پھاڑنے کے لیے جتنی زیادہ بوجھ کی ضرورت ہوتی ہے، یعنی I، انٹرلامینر فریکچر کی سختی جتنی زیادہ ہوگی۔ مولڈنگ پریشر کے بارے میں، زیادہ دباؤ کے تحت، مالیکیولر چین کی نقل و حرکت میں رکاوٹ کی وجہ سے، رال اور میٹرکس بہتر طریقے سے گھس نہیں سکتے، اس لیے مناسب پریشر مولڈنگ حالات کو منتخب کرنے کی ضرورت ہے۔ مناسب ٹھنڈک کی شرح جامع مواد کی سختی کو بھی بہتر بنا سکتی ہے۔
اس کے علاوہ، مولڈنگ کے مختلف طریقوں کا حتمی میکانکس اور مواد کی دیگر خصوصیات پر بھی نمایاں اثر پڑتا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اخراج/انجیکشن کے عمل اور طویل فائبر تھرمو پلاسٹک (LFT)/انجیکشن مولڈنگ کے عمل کو استعمال کرنے والے ABS/CF مرکب مواد کا موازنہ کیا گیا، اور فائبر کی لمبائی کی تقسیم، تناؤ، اثرات اور مواد کی دیگر خصوصیات پر دونوں عملوں کے اثرات۔ موازنہ کیا گیا. اثر و رسوخ. نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ABS/L‑CF مرکبات میں کم از کم CF کی لمبائی ABS/E‑CF مرکبات میں زیادہ سے زیادہ فائبر کی لمبائی سے تقریباً 3 گنا ہے۔ ABS/L‑CF کی اثر قوت ABS/ECF سے تقریباً 105%~155% زیادہ ہے۔
اندرون اور بیرون ملک تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکبات پر تحقیق کبھی نہیں رکی ہے، اور بڑھتی ہوئی سختی تحقیق کی سمتوں میں سے ایک ہے۔ ایک جدید ترین نئے جامع مواد کے طور پر، تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر میں بڑی صلاحیت ہے، لیکن اسے صنعتی مدد میں تبدیل کرنا اتنا ہی مشکل ہے۔ اگر تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کی خصوصیات کو زیادہ مکمل اور پختہ انداز میں استعمال میں لانا ہے تو سختی جیسی سمتوں میں تحقیق ناگزیر ہے۔ صرف اس صورت میں جب بنیاد کافی ٹھوس ہو تو کاربن فائبر انڈسٹری کی ترقی کافی ٹھوس ہو سکتی ہے۔