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1. ナノスケールサイズ剤精密コーティング技術の開発と応用

ナノスケールのサイズ剤精密コーティング技術は、最先端技術として、ガラス繊維の性能ナノ材料は、その大きな比表面積、強い表面活性、優れた物理化学的性質により、サイジング剤とガラス繊維表面との相溶性を大幅に向上させ、界面接着強度を高めることができます。ナノスケールサイジング剤を塗布することで、ガラス繊維表面に均一で安定したナノスケールコーティングを形成でき、繊維とマトリックス間の接着力を強化し、複合材料の機械的特性を大幅に向上させることができます。実用化においては、コーティングの均一性と接着性を確保するために、ゾルゲル法、スプレー法、ディッピング法などの高度なプロセスを用いてナノスケールサイジング剤を塗布しています。例えば、ナノシランやナノチタンを含むサイジング剤を用い、ゾルゲル法を用いてガラス繊維表面に均一に塗布すると、ガラス繊維表面にナノスケールのSiO2膜が形成され、表面エネルギーと親和性が大幅に向上し、樹脂マトリックスとの接着強度が向上します。

2. 多成分相乗効果サイジング剤配合の最適化設計

複数の機能性成分を組み合わせることで、サイジング剤はガラス繊維表面に複合機能性コーティングを形成でき、様々な応用分野におけるガラス繊維複合材料の特殊なニーズを満たすことができます。多成分サイジング剤は、ガラス繊維とマトリックス間の接着強度を向上させるだけでなく、耐腐食性、耐紫外線性、耐温度変化性などの様々な特性を付与することができます。最適化設計の観点から、通常、異なる化学活性を持つ成分が選択され、合理的な割合で配合することで相乗効果が得られます。例えば、二官能性シランとポリウレタンやエポキシ樹脂などの高分子化合物を混合すると、コーティング工程中に化学反応によって架橋構造が形成され、ガラス繊維とマトリックス間の接着力が大幅に向上します。耐熱性と耐腐食性が求められる過酷な環境下での特殊なニーズに対しては、耐高温セラミックナノ粒子や耐腐食性金属塩成分を適量添加することで、複合材料全体の性能をさらに向上させることができます。

3. プラズマ支援サイジング剤コーティングプロセスにおける革新とブレークスルー

プラズマ支援サイジング剤コーティングプロセスは、新しい表面改質技術として、物理蒸着法またはプラズマ強化化学蒸着法によってガラス繊維の表面に均一で緻密なコーティングを形成し、繊維間の界面結合強度を効果的に向上させます。ガラス繊維そしてマトリックス。従来のサイズ剤コーティング方法と比較して、プラズマ支援プロセスは、低温で高エネルギープラズマ粒子を介してガラス繊維表面と反応し、表面の不純物を除去し、活性基を導入し、繊維の親和性と化学的安定性を高めます。プラズマ処理されたガラス繊維でコーティングした後、界面の結合強度が大幅に向上するだけでなく、耐加水分解性、耐紫外線性、温度差耐性などの追加機能も提供できます。たとえば、ガラス繊維表面を低温プラズマプロセスで処理し、それを有機ケイ素サイズ剤と組み合わせると、耐紫外線性と耐高温性のコーティングを形成でき、複合材料の耐用年数を延ばすことができます。研究によると、プラズマ支援法でコーティングされたガラス繊維複合材料の引張強度は25％以上増加し、温度と湿度が変化する環境での耐老化性能が大幅に向上します。

4. スマート応答性サイズ剤コーティングの設計と調製プロセスに関する研究

スマート応答性サイジング剤コーティングは、外部環境の変化に応答できるコーティングであり、スマートマテリアル、センサー、自己修復複合材料などに広く利用されています。温度、湿度、pHなどの環境感度を持つサイジング剤を設計することで、ガラス繊維はさまざまな条件下で表面特性を自動的に調整し、インテリジェントな機能を実現できます。スマート応答性サイジング剤は、通常、特定の機能を持つポリマーまたは分子を導入することで実現され、外部刺激下で物理化学的特性を変化させ、適応効果を実現します。例えば、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)などの温度感受性ポリマーまたはpH感受性ポリマーを含むサイジング剤コーティングを使用すると、温度変化や酸性・アルカリ性環境でガラス繊維の形態変化を引き起こし、表面エネルギーと濡れ性を調整することができます。これらのコーティングにより、ガラス繊維はさまざまな作業環境において最適な界面接着性と耐久性を維持することができます[27]。研究によると、ガラス繊維複合材料スマート応答コーティングを使用することで、温度変化下でも安定した引張強度を維持し、酸性およびアルカリ性環境において優れた耐腐食性を発揮します。