Co je to termoplastický kompozitní materiál?
V posledních letech je vývoj termoplastických kompozitů vyztužených vlákny založených na termoplastické pryskyřici rychlý a výzkum a vývoj tohoto druhu vysoce výkonných kompozitů se začíná ve světě. Termoplastické kompozity se vztahují na termoplastické polymery (jako je polyethylen (PE), polyamid (PA), polyfenylensulfid (PPS), polyether imid (PEI), polyether keton (PEKK) a polyether etherether keton (PEEK) jako matricové kompozitní materiály z různých kontinuálních/diskontinuálních fibelů, skleněné fibr, asc. arlonovy nářezy) jako posilovací materiály.
Thermoplastické kompozity na bázi lipidů zahrnují hlavně dlouhé vlákno vyztužené granulované (LFT) kontinuální vlákno vyztužené prepreg MT a skleněné vlákniny vyztužené termoplastické kompozity (CMT). Podle různých požadavků na použití zahrnuje matrice pryskyřice PPE-PAPRT, Pelpcpes, Peekpi, PA a další termoplastické inženýrské plasty a dimenze zahrnuje všechny možné odrůdy vláken, jako je skleněné suché viskózové arylové vlákno a boronové vlákno. S vývojem technologie kompozitu termoplastické pryskyřice a jeho recyklovatelnosti je vývoj tohoto druhu kompozitního materiálu rychlejší. Tepelná superpozice představovala více než 30% z celkového množství kompozitního materiálu stromové matrice ve vyspělých zemích v Evropě a Americe.
Thermoplastická matrice
Termoplastická matrice je druh termoplastického materiálu, má dobré mechanické vlastnosti a odolnost proti teplu, lze použít při výrobě různých průmyslových dodávek. Termoplastická matrice je charakterizována vysokou pevností, vysokou rezistencí na tepla a dobrou odolnost proti korozi.
V současné době jsou termoplastické pryskyřice aplikované na letecké pole hlavně odolné proti vysoké teplotě a vysoce výkonné pryskyřičné matrice, včetně PEEK, PPS a PEI. Mezi nimi je amorfní PEI více používán ve struktuře letadla než polokrystalický PPS a nahlédne s vysokou teplotou formování kvůli jeho nižší teplotě zpracování a nákladů na zpracování.
Termoplastická pryskyřice má lepší mechanické vlastnosti a odolnost proti chemické korozi, vyšší teplotu služby, vysoká specifická pevnost a tvrdost, vynikající lomová houževnatost a tolerance poškození, vynikající odolnost proti únavě, lze formovat do komplexní geometrické tvaru a struktury, nastavitelnou tepelnou vodivost, recyklovatelnost, recyklovatelnost, dobrá stabilita v přísném prostředí, vyvíjecí se, vyvíjející se a oprava.
Kompozitní materiál složený z termoplastické pryskyřice a materiálu vyztužení má trvanlivost, vysokou houževnatost, vysokou odolnost proti nárazu a toleranci poškození. Prepreg vlákniny již nemusí být ukládána při nízké teplotě, neomezená doba skladování předběžného regulace; Krátký cyklus formování, svařování, vysoká účinnost výroby, snadno opravitelná; Odpad lze recyklovat; Svoboda designu produktu je velká, může být vyrobena do komplexního tvaru, vytváří přizpůsobení a mnoho dalších výhod.
Posílení materiálu
Vlastnosti termoplastických kompozitů závisí nejen na vlastnostech pryskyřice a zesílených vláken, ale také úzce souvisejí s režimem vyztužení vlákna. Režim vyztužení vlákna termoplastických kompozitů zahrnuje tři základní formy: krátké vyztužení vlákna, vyztužení s dlouhým vláknem a kontinuální vyztužení vlákna.
Obecně jsou vlákna vyztužená svorkou dlouhá 0,2 až 0,6 mm a protože většina vláken má průměr menší než 70 μm, vypadají základní vlákna spíše jako prášek. Termoplastika vyztužená krátká vlákna se obvykle vyrábí smícháním vláken do roztaveného termoplastického. Délka vlákna a náhodná orientace v matrici usnadňují dosažení dobrého smáčení. Ve srovnání s dlouhými vláknovými a kontinuálními materiály vyztuženými vlákny jsou kompozity krátkých vláken nejjednodušší výroba s minimálním zlepšením mechanických vlastností. Kompozity sešíku vlákniny mají tendenci být formovány nebo extrudovány za účelem tvoření konečných složek, protože vlákna sponku mají menší vliv na plynulost.
Délka vlákniny dlouhých vláken vyztužených kompozitů je obecně asi 20 mm, která se obvykle připravuje kontinuální vlákno navlhčenou do pryskyřice a nakrájeno na určitou délku. Běžným použitým procesem je proces pultruze, který je produkován nakreslením kontinuální rovingové směsi vlákniny a termoplastické pryskyřice prostřednictvím speciální formovací matrice. V současné době mohou strukturální vlastnosti termoplastického kompozitu vyztuženého dlouhým vláknem dosáhnout více než 200 MPA a modul může dosáhnout více než 20 GPA pomocí FDM tisku a vlastnosti budou lepší vstřikováním.
Vlákna v kontinuálních kompozitech vyztužených vlákny jsou „kontinuální“ a liší se délkou od několika metrů do několika tisíc metrů. Kompozity kontinuálních vláken obecně poskytují lamináty, pregregy nebo pletené tkaniny atd., Vytvořené impregnací kontinuálních vláken požadovanou termoplastickou matricí.
Jaké jsou vlastnosti kompozitů vyztužených vlákny
Kompozit vyztužený vláknami je vyroben ze vyztužených materiálů vlákniny, jako jsou skleněné vlákno, uhlíkové vlákno, aramidové vlákno a matrice materiálů prostřednictvím procesu lisování, formování nebo pultru. Podle různých výztužných materiálů lze kompozity vyztužené vlákny rozdělit do kompozitu vyztuženého ze skleněných vláken (GFRP), kompozit vyztuženou z uhlíkových vláken (CFRP) a kompozitní vlákno aramidové vlákno (AFRP).
Kompozity vyztužené vlákny mají následující vlastnosti:
(1) vysoká specifická síla a velký specifický modul;
(2) vlastnosti materiálu jsou navrženy;
(3) dobrá odolnost proti korozi a trvanlivost;
(4) Koeficient tepelné roztažnosti je podobný koeficitu betonu.
Tyto charakteristiky způsobují, že materiály FRP mohou splňovat potřeby rozvoje moderních struktur na velké rozpětí, tyčící se, silné zatížení, světlo a vysokou sílu a práci za drsných podmínek, ale také splňovat požadavky rozvoje moderní stavební industrializace, takže se stále více používají v různých občanských budovách, mostech, dálnicích, oceánech, hydraulických strukturách a podzemních strukturách a dalších polích.
Termoplastické kompozity mají skvělé vyhlídky na rozvoj
Podle zprávy se očekává, že globální trh s termoplastickými kompozity dosáhne do roku 2030 66,2 miliardy USD, přičemž během prognózovaného období se složená roční míra růstu 7,8%. Tento nárůst lze přičíst rostoucí poptávce produktu v leteckém a automobilovém odvětví a exponenciálnímu růstu ve stavebnictví. Termoplastické kompozity se používají při výstavbě obytných budov, infrastruktury a zásobovacích zařízení. Vlastnosti, jako je vynikající síla, houževnatost a schopnost recyklovaného a opětovného, činí termoplastické kompozity ideální pro vytváření aplikací.
Termoplastické kompozity budou také použity k výrobě zásobních nádrží, lehkých struktur, okenních rámů, telefonních pólů, zábradlí, potrubí, panelů a dveří. Automobilový průmysl je jednou z klíčových oblastí aplikace. Výrobci se zaměřují na zlepšení palivové účinnosti nahrazením kovů a oceli lehkými termoplastickými kompozity. Například uhlíkové vlákno váží jednu pětinu stejně jako ocel, takže pomáhá snižovat celkovou hmotnost vozidla. Podle Evropské komise bude cíl emise uhlíku pro automobily zvýšen ze 130 gramů na kilometr na 95 gramů na kilometr do roku 2024, který se očekává, že zvýší poptávku po termoplastických kompozitách v automobilovém průmyslu.
Vyhlídka na termoplastické kompozity je obrovská a domácí výrobci investují značné množství do výzkumu a vývoje. Doufáme, že se společným úsilím všech v budoucnu může být domácí kompozitní technologie v mezinárodní vedoucí pozici.
Čas příspěvku: April-21-2023