Čo je termoplastický kompozitný materiál?
V posledných rokoch je vývoj termoplastických kompozitov zosilnených vláknami založený na termoplastickej živici rýchly a výskum a vývoj tohto druhu vysoko výkonných kompozitov sa začína vo svete. Termoplastické kompozity týkajúce sa termoplastických polymérov (ako je polyetylén (PE), polyamid (PA), polyfenylénsulfid (PPS), polyéterové imid (PEI), polyéther ketón (PEKK) a polyéter ketón (PEEK), matrix. vlákno atď.) Ako materiály na posilnenie.
Termoplastické kompozity na báze lipidov zahŕňajú hlavne dlhé granulované granulované vlákniny (LFT) kontinuálne vlákno vystužené termoplastické kompozity posilnené sklenené vlákna (CMT). Podľa rôznych požiadaviek na používanie obsahuje živicová matica PPE-PAPRT, PELPCPES, Peekpi, PA a ďalšie termoplastické inžinierske plasty a rozmer obsahuje všetky možné odrody vlákien, ako je napríklad sklenené suché arylové vlákno a vlákno z bóru. S vývojom technológie kompozitu termoplastickej živicovej matrice a jej recyklovateľnosti je vývoj tohto druhu kompozitného materiálu rýchlejší. Termálna superpomienka predstavovala viac ako 30% z celkového množstva kompozitného materiálu matrice stromov v rozvinutých krajinách v Európe a Amerike.
Termoplastická matica
Termoplastická matrica je druh termoplastického materiálu, má dobré mechanické vlastnosti a tepelný odpor, sa môže použiť pri výrobe rôznych priemyselných dodávok. Termoplastická matrica sa vyznačuje vysokou pevnosťou, vysokou tepelnou odolnosťou a dobrým odporom korózie.
V súčasnosti sú termoplastické živice aplikované na letecké pole prevažne vysoko teplotné a vysoko výkonné živice, vrátane Peek, PPS a PEI. Medzi nimi je amorfná PEI sa v štruktúre lietadla širšie používa ako semi-kryštalická PPS a pozerá sa na vysokú teplotu formovania kvôli svojej nižšej teplote spracovania a nákladom na spracovanie.
Termoplastická živica má lepšie mechanické vlastnosti a odolnosť proti chemickej korózii, vyššia prevádzková teplota, vysoká špecifická pevnosť a tvrdosť, vynikajúca húževnatosť zlomenín a tolerancia poškodenia, vynikajúca odolnosť v únave, môže sa formovať do zložitého geometrického tvaru a štruktúry, nastaviteľnej tepelnej vodivosti, recyklovateľnosti, dobrú stabilitu v krutom prostredí, opakovateľné formy, zváracie a opravné charakteristiky.
Kompozitný materiál zložený z termoplastickej živicovej a výstužnej materiálu má trvanlivosť, vysokú húževnatosť, vysokú odolnosť proti nárazu a toleranciu poškodenia. Vlákno Prepreg už nemusia byť uložené pri nízkej teplote, neobmedzeného obdobia skladovania predpreg; Krátky formovací cyklus, zváranie, účinnosť vysokej výroby, ľahko opraviteľná; Odpad je možné recyklovať; Sloboda dizajnu produktu je veľká, môže sa vyrobiť do zložitého tvaru, vytvára adaptabilitu a mnoho ďalších výhod.
Posilňovací materiál
Vlastnosti termoplastických kompozitov nielen závisia od vlastností živicovej a vystuženej vlákniny, ale tiež úzko súvisia s režimom zosilnenia vlákien. Režim vystuženia vlákien termoplastických kompozitov obsahuje tri základné formy: vystuženie krátkych vlákien, dlhá výstuž vlákniny a zosilnenie kontinuálnej vlákniny.
Všeobecne platí, že zosilnené vlákna zosilnené sú dlhé 0,2 až 0,6 mm, a keďže väčšina vlákien má priemer menej ako 70 μm, vlákna so sponkami vyzerajú skôr ako prášok. Termoplasty s krátkym vlákninou sa všeobecne vyrábajú zmiešaním vlákien do roztaveného termoplastického. Dĺžka vlákna a náhodná orientácia v matrici uľahčuje dosiahnutie dobrého zmáčania. V porovnaní s materiálmi s dlhými vláknami a kontinuálnymi vláknami sú kompozity s krátkymi vláknami najjednoduchšie na výrobu s minimálnym zlepšením mechanických vlastností. Kompozity vlákna z vlákien majú tendenciu sa formovať alebo extrudovať tak, aby tvorili konečné komponenty, pretože vlákna so sponkami majú menší vplyv na plynulosť.
Dĺžka vlákien dlhých kompozitov vystužených vlákien je zvyčajne asi 20 mm, čo sa zvyčajne pripravuje kontinuálnymi vláknami navlhčenými do živicu a nakrájajú sa na určitú dĺžku. Bežným použitým procesom je proces pultrúzie, ktorý sa vytvára kreslením kontinuálnej zmesi vlákien a termoplastickej živice cez špeciálnu lištu. V súčasnosti môžu štrukturálne vlastnosti termoplastického kompozitu s dlhými vláknami zosilnenými vláknami dosiahnuť viac ako 200 MPa a modul môže dosiahnuť viac ako 20 GPA tlačou FDM a vlastnosti budú lepšie injekčným formovaním.
Vlákna v kontinuálnych kompozitoch zosilnených vláknami sú „nepretržité“ a líšia sa v dĺžke od niekoľkých metrov po niekoľko tisíc metrov. Kontinuálne kompozity vlákniny vo všeobecnosti poskytujú lamináty, predpregy alebo pletené tkaniny atď., Vytvorené impregnovaním kontinuálnych vlákien požadovanou termoplastickou matricou.
Aké sú charakteristiky kompozitov vystužených z vlákien
Kompozit zosilnený z vlákniny je vyrobený z vystužených vlákien, ako sú sklenené vlákniny, uhlíkové vlákna, aramidové vlákna a matricové materiály prostredníctvom procesu vinutia, lišty alebo pultrúzne lišty. Podľa rôznych materiálov výstuže môžu byť spoločné kompozity vystužené vláknami rozdelené na kompozitný kompozit zosilnený sklenenými vláknami (GFRP), kompozitný kompozit zosilnený uhlíkovými vláknami (CFRP) a kompozitný kompozit zosilnený aramidovými vláknami (AFRP).
Kompozity zosilnené vláknami majú tieto vlastnosti:
(1) vysoká špecifická pevnosť a veľký špecifický modul;
(2) vlastnosti materiálu sú označiteľné;
(3) dobrá odolnosť proti korózii a trvanlivosť;
(4) Koeficient tepelnej expanzie je podobný ako u betónu.
Tieto vlastnosti spôsobujú, že materiály FRP môžu uspokojiť potreby rozvoja moderných štruktúr do veľkého rozsahu, týčiacich sa, silného zaťaženia, svetla a vysokej sily a práce v drsných podmienkach, ale tiež na splnenie požiadaviek rozvoja modernej stavebnej industrializácie, takže sa viac a viac používajú v rôznych občianskych budovách, mostoch, diaľniciach, oceánoch, hydraulických štruktúrach a podzemných štruktúrach a iných oblastiach.
Termoplastické kompozity majú veľké vyhliadky na rozvoj
Podľa správy sa očakáva, že globálny trh s termoplastickými kompozitmi dosiahne do roku 2030 66,2 miliárd USD, pričom v prognózovanom období dosiahne zložená ročná miera rastu 7,8%. Toto zvýšenie možno pripísať rastúcemu dopytu po produkte v leteckom a automobilovom sektore a exponenciálnemu rastu v stavebníctve. Termoplastické kompozity sa používajú pri výstavbe obytných budov, infraštruktúr a zariadení na dodávku vody. Vlastnosti, ako je vynikajúca sila, húževnatosť a schopnosť recyklovať a prepracovať sa, spôsobujú, že termoplastické kompozity sú ideálne na budovanie aplikácií.
Termoplastické kompozity sa tiež použijú na výrobu skladovacích nádrží, ľahkých štruktúr, rámy okien, telefónnych pólov, zábradlí, potrubí, panelov a dverí. Automobilový priemysel je jednou z kľúčových oblastí aplikácií. Výrobcovia sa zameriavajú na zlepšenie palivovej účinnosti nahradením kovov a ocele ľahkými termoplastickými kompozitmi. Napríklad uhlíkové vlákna vážia jednu pätinu rovnako ako oceľ, takže pomáha znižovať celkovú hmotnosť vozidla. Podľa Európskej komisie bude cieľový cieľ emisie uhlíka pre CARS zvýšený zo 130 gramov na kilometer na 95 gramov na kilometer do roku 2024, od ktorého sa očakáva zvýšenie dopytu po termoplastických kompozitoch v automobilovom priemysle.
Vyhliadky na termoplastické kompozity sú obrovské a domáci výrobcovia investujú značne do výskumu a vývoja. Dúfame, že s spoločným úsilím všetkých v budúcnosti môže byť domáca kompozitná technológia na medzinárodnej vedúcej pozícii.
Čas príspevku: Apr-21-2023