V zadnjih letih je prišlo do hitrega razvoja ojačenih z vlaknitermoplastični kompoziti s termoplastičnimi smolami kot matriko, po vsem svetu pa se povečujejo raziskave in razvoj teh visokozmogljivih kompozitov. Termoplastični kompoziti so kompoziti, izdelani iz termoplastičnih polimerov, kot so polietilen (PE), poliamid (PA), polifenilen sulfid (PPS), polieterimid (PEI), polieter keton (PEKK) in polieter eter keton (PEEK) kot matrica in različni kontinuirani/diskontinuirani vlakna (npr. ogljikova vlakna, steklena vlakna, aramidna vlakna itd.)
Kompoziti na osnovi termoplastične masti so predvsem termoplasti, ojačani z dolgimi vlakni (LFT), neprekinjeni predimpregnirani trakovi MT in termoplasti, ojačani s stekleno preprogo (CMT).
Glede na uporabo različnih zahtev ima smolna matrika PPE.PAPRT, PELPCPES, PEEKPI, PA in druge termoplastične inženirske plastike.
Termoplastična matrica
Termoplastična matrica je vrsta termoplastičnega materiala z dobrimi mehanskimi lastnostmi in toplotno odpornostjo, ki se lahko uporablja v številnih industrijskih izdelkih. Termoplastična matrica ima visoko trdnost, toplotno odpornost in dobro odpornost proti koroziji.
Termoplastične smole, ki se trenutno uporabljajo v vesoljskih aplikacijah, so predvsem visokotemperaturne, visoko zmogljive smolne matrice, vključno s PEEK, PPS in PEI, od katerih se amorfni PEI pogosteje uporablja v letalskih aplikacijah kot polkristalni PPS in PEEK, od tega amorfni PEI ima več uporab v konstrukcijah letal kot polkristalni PPS in visokotemperaturni PEEK zaradi nižje temperature obdelave in stroškov obdelave.
Termoplastične smole imajo boljše mehanske lastnosti in kemično odpornost, višjo delovno temperaturo, visoko specifično trdnost in trdoto, odlično lomno žilavost in toleranco na poškodbe, odlično odpornost proti utrujenosti, sposobnost oblikovanja zapletenih geometrij in struktur, nastavljivo toplotno prevodnost, možnost recikliranja, dobro stabilnost v težkih okoljih , ponovljivo oblikovanje in varljivost itd.
Kompoziti sestavljen iz termoplastične smole in ojačitvenega materiala ima številne prednosti, kot so vzdržljivost, visoka žilavost, visoka odpornost na udarce in toleranca na poškodbe; vlaken preprega ni treba ponovno skladiščiti pri nizki temperaturi, neomejeno obdobje skladiščenja preprega; kratek cikel oblikovanja, varljiv, visoka produktivnost, enostaven za popravilo; ostanki se lahko reciklirajo in ponovno uporabijo; velika svoboda oblikovanja izdelka, lahko se izdela v zapletene oblike, široka prilagodljivost oblikovanja itd.
Ojačitveni material
Na splošno je dolžina vlaken, ojačanih s kratkimi vlakni, od 0,2 do 0,6 mm, in ker je večina vlaken premera manj kot 70 μm, so kratka vlakna bolj podobna prahu. Termoplasti, ojačani s kratkimi vlakni, se običajno proizvajajo z mešanjem vlaken v staljene termoplaste. Zaradi dolžine in naključne usmerjenosti vlaken v matrici je razmeroma enostavno doseči dobro omočenje, kompozite s kratkimi vlakni pa je najlažje izdelati v primerjavi z materiali, ojačanimi z dolgimi in neprekinjenimi vlakni, vendar z najmanjšim izboljšanjem mehanskih lastnosti. Kompoziti s kratkimi vlakni se običajno oblikujejo v končne dele z metodami vlivanja ali iztiskanja, ker imajo kratka vlakna manjši vpliv na pretok.
Kompoziti, ojačani z dolgimi vlakni imajo običajno približno 20 mm dolžine vlaken in so običajno pripravljeni z neprekinjenimi vlakni, prepojenimi s smolo in nato razrezanimi na določeno dolžino. Običajno uporabljen postopek je postopek pultruzijskega oblikovanja, pri katerem se z raztezanjem vlaken skozi posebno kalupno matrico proizvaja neprekinjeno roving mešanice vlaken in termoplastične smole. Trenutno lahko termoplastični kompoziti PEEK, ojačani z dolgimi vlakni, dosežejo strukturne lastnosti več kot 200 MPa s tiskanjem FDM in modul več kot 20 GPa, z boljšo zmogljivostjo z brizganjem.
Vlakna v kompozitih, ojačanih z neprekinjenimi vlakni, so "kontinuirana" in segajo v dolžino od nekaj metrov do več tisoč metrov. Kompoziti z neprekinjenimi vlakni so na splošno na voljo kot laminati, prepreg trakovi ali pletenice, oblikovani z impregnacijo želene termoplastične matrice z neprekinjenimi vlakni.
Kakšne so značilnosti kompozitnih materialov, ojačenih z vlakni?
Kompoziti, ojačeni z vlakni, so kompoziti, ki nastanejo s postopki navijanja, oblikovanja ali pultruzije ojačitvenih vlaknenih materialov, kot so steklena vlakna, ogljikova vlakna, aramidna vlakna itd., in matričnega materiala. Glede na različne ojačitvene materiale so običajni kompoziti, ojačani s steklenimi vlakni, razdeljeni na kompozite, ojačane s steklenimi vlakni (GFRP), kompozite, ojačane z ogljikovimi vlakni (CFRP) in kompozite, ojačane z aramidnimi vlakni (AFRP).
Zaradi naslednjih lastnosti kompozitov, ojačanih z vlakni:
(1) visoka trdnost in visok modul;
(2) načrtovanost lastnosti materiala;
(3) dobra odpornost proti koroziji in vzdržljivost;
(4) koeficient toplotnega raztezanja podoben kot pri betonu.
Te značilnosti naredijoFRP materialilahko zadovolji potrebe sodobnih konstrukcij z velikim razponom, visokimi, velikimi obremenitvami, majhno težo in visoko trdnostjo ter deluje v težkih pogojih in izpolnjuje tudi zahteve razvoja sodobne industrijske gradbene konstrukcije, zato se vedno bolj uporablja v različnih civilnih zgradbah, mostovih, avtocestah, morskih, hidravličnih objektih in podzemnih objektih.
Klikni tukajza več informacij o kompozitnih materialih oGRECHO steklena vlakna
Čas objave: 31. marca 2023
