Kas yra termoplastinė kompozicinė medžiaga?
Pastaraisiais metais greitas pluošto sustiprintų termoplastinių kompozitų, pagrįstų termoplastine derva, vystymas, o tokio tipo aukšto našumo kompozitų tyrimai ir plėtra prasideda pasaulyje. Thermoplastic composites refer to thermoplastic polymers (such as polyethylene (PE), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), polyether imide (PEI), polyether ketone (PEKK) and polyether ether ketone (PEEK) as matrix. Composite materials made of various continuous/discontinuous fibers (such as carbon fiber, glass fiber, arylon fiber, ir tt) kaip armatūros medžiagos.
Termoplastiniai lipidų pagrindu pagamintos kompozitai daugiausia apima ilgo pluošto armatūros (LFT) ištisinio pluošto arsmuoto priešpriešos MT ir stiklo pluošto armatūros termoplastinių kompozitų (CMT). Remiantis skirtingais naudojimo reikalavimais, dervos matricoje yra PPE-PAPRT, PELPCPES, Peekpi, PA ir kiti termoplastinės inžinerinės plastiko plastikai, o matmenys apima visas įmanomas pluošto veisles, tokias kaip stiklo sauso viskozės arilo pluoštas ir boro pluoštas. Taikant termoplastinės dervos matricos kompozito technologiją ir jos perdirbamumą, tokios rūšies kompozicinės medžiagos kūrimas yra greitesnis. Šilumos superkomplektūra sudarė daugiau nei 30% viso medžio matricos kompozicinės medžiagos kiekio išsivysčiusiose Europos ir Amerikos šalyse.
Termoplastinė matrica
Termoplastinė matrica yra savotiška termoplastinė medžiaga, ji turi geras mechanines savybes ir atsparumą šilumai, gali būti naudojama gaminant įvairius pramoninius reikmenis. Termoplastinė matrica pasižymi dideliu stiprumu, dideliu atsparumu šilumai ir geras atsparumas korozijai.
Šiuo metu aviacijos lauke naudojamos termoplastinės dervos yra daugiausia atsparios temperatūrai ir aukštos kokybės dervos matricos, įskaitant PEEK, PPS ir PEI. Tarp jų amorfinis PEI yra plačiau naudojamas orlaivių struktūroje nei pusiau kristaliniai PP ir žvilgtelėti į aukštą liejimo temperatūrą dėl mažesnės apdorojimo temperatūros ir apdorojimo išlaidų.
Termoplastinė derva turi geresnes mechanines savybes ir cheminę atsparumą korozijai, aukštesnei aptarnavimo temperatūrai, dideliam specifiniam stiprumui ir kietumui, puikiam lūžio tvirtumui ir tolerancijai pažeidimams, puikų atsparumą nuovargiui, galima suformuoti į sudėtingas geometrines formą ir struktūrą, reguliuojamą šilumos laidumą, perdirbamumą, gerą stabilumą žiaurioje aplinkoje, pakartotiną formavimo, suvirinimo ir atstatymo charakteristiką.
Kompozicinė medžiaga, sudaryta iš termoplastinės dervos ir armatūros medžiagos, turi ilgaamžiškumą, didelį tvirtumą, didelį atsparumą smūgiams ir toleranciją pažeidimams. Pluošto preprego nebereikia laikyti žemoje temperatūroje, neribotas priešpriešos laikymo laikotarpis; Trumpo formavimo ciklas, suvirinimas, didelis gamybos efektyvumas, lengvai remontuojamas; Atliekos gali būti perdirbamos; Produkto dizaino laisvė yra didelė, gali būti padaryta sudėtinga forma, formuojant pritaikomumą ir daugelį kitų pranašumų.
Armatūrinė medžiaga
Termoplastinių kompozitų savybės priklauso ne tik nuo dervos ir sustiprinto pluošto savybių, bet ir glaudžiai susijusios su pluošto armatūros režimu. Termoplastinių kompozitų pluošto armatūros režimą sudaro trys pagrindinės formos: trumpo pluošto armatūros, ilgo pluošto armatūros ir nuolatinio pluošto armatūros.
Apskritai, sustiprintos segtuko pluoštai yra nuo 0,2 iki 0,6 mm ilgio, o kadangi dauguma pluoštų yra mažesnės nei 70 μm skersmens, kuokšteliniai pluoštai labiau panašūs į miltelius. Trumpas pluošto sustiprinta termoplastika paprastai gaminama maišant pluoštus į išlydytą termoplastinį. Pluošto ilgis ir atsitiktinė orientacija matricoje leidžia gana lengvai pasiekti gerą drėkinimą. Palyginti su ilgo pluošto ir ištisinių pluoštų sustiprintų medžiagų, trumpų skaidulų kompozitų yra lengviausia gaminti kuo mažiau patobulinant mechanines savybes. Komandų pluošto kompozitai paprastai yra suformuoti arba išspausti, kad sudarytų galutinius komponentus, nes kuokšteliniai pluoštai turi mažiau įtakos sklandumui.
Ilgo pluošto sustiprintų kompozitų pluošto ilgis paprastai yra apie 20 mm, kuris paprastai yra paruoštas ištisiniu pluoštu, sudrėkintu į dervą ir supjaustytas tam tikru ilgiu. Bendras naudojamas procesas yra pultyzijos procesas, kuris gaminamas nubrėžiant nuolatinį pluošto ir termoplastinės dervos mišinį per specialų liejimo štampą. Šiuo metu ilgo pluošto sustiprinto PEEK termoplastinio kompozito konstrukcinės savybės gali pasiekti daugiau nei 200MPa, o modulis gali pasiekti daugiau nei 20GPa, spausdinant FDM, o savybės bus geresnės formuojant liejimą.
Ištisinių skaidulų armatūrų pluoštai yra „ištisiniai“ ir skiriasi nuo kelių metrų iki kelių tūkstančių metrų. Ištisiniai pluošto kompozitai paprastai teikia laminatus, išankstinius ar pyninius audinius ir kt., Suformuotus impregnuojant ištisinius pluoštus norima termoplastine matrica.
Kokios yra pluošto sustiprintų kompozitų savybės
Pluošto armatūra yra pagaminta iš sustiprintų skaidulų medžiagų, tokių kaip stiklo pluoštas, anglies pluoštas, aramidinis pluoštas ir matricos medžiagos per apvijos, liejimo ar pultracijos liejimo procesą. Remiantis skirtingomis armatūros medžiagomis, įprastus pluošto sustiprintus kompozitus galima suskirstyti į stiklinį pluošto sustiprintą kompozitą (GFRP), anglies pluošto sustiprintą kompozitą (CFRP) ir aramidų pluošto armatūros kompozitą (AFRP).
Pluošto armatūros kompozitai turi šias charakteristikas:
(1) didelis specifinis stiprumas ir didelis specifinis modulis;
(2) medžiagų savybės yra suprojektuotos;
(3) geras atsparumas korozijai ir patvarumui;
(4) Šilumos išsiplėtimo koeficientas yra panašus į betono.
Dėl šių savybių FRP medžiagos gali patenkinti šiuolaikinių konstrukcijų kūrimo poreikius dideliam tarpsniui, kylančiai, didelei apkrovai, šviesai ir dideliam stiprumui bei darbui atšiauriomis sąlygomis, taip pat siekiant patenkinti šiuolaikinės statybos industrializacijos kūrimo reikalavimus, todėl ji yra vis labiau naudojama įvairiuose civiliniuose pastatuose, tiltuose, greitkeliuose, vandenynuose, hidraulinėse struktūrose ir požeminėse struktūrose bei kitose srityse.
Termoplastiniai kompozitai turi puikias plėtros perspektyvas
Remiantis ataskaita, tikimasi, kad pasaulinė termoplastinių kompozitų rinka iki 2030 m. Pasieks 66,2 milijardo JAV dolerių, o prognozuojamu laikotarpiu sudėtingas metinis augimo tempas bus 7,8%. Šis padidėjimas gali būti susijęs su augančiu produktų paklausa aviacijos ir kosmoso ir automobilių sektoriuose bei eksponentinis augimas statybų sektoriuje. Termoplastiniai kompozitai naudojami statant gyvenamuosius pastatus, infrastruktūrą ir vandens tiekimo įrenginius. Tokios savybės kaip puikus stiprumas, tvirtumas ir gebėjimas būti perdirbtam ir perdarytam padaryti termoplastinius kompozitus, idealiai tinkančius kurti programas.
Termoplastiniai kompozitai taip pat bus naudojami saugojimo rezervuarams, lengvoms konstrukcijoms, langų rėmeliams, telefono stulpams, turėklams, vamzdžiams, plokštėms ir durims gaminti. Automobilių pramonė yra viena iš pagrindinių programų sričių. Gamintojai daugiausia dėmesio skiria degalų efektyvumo gerinimui, pakeisdami metalus ir plienus lengvais termoplastiniais kompozicijomis. Pavyzdžiui, anglies pluoštas sveria penktadalį tiek, kiek plieno, todėl jis padeda sumažinti bendrą transporto priemonės svorį. Europos Komisijos duomenimis, automobilių anglies išmetimo viršutinės ribos tikslas bus padidintas nuo 130 gramų už kilometrą iki 95 gramų iki 2024 m.
Termoplastinių kompozitų perspektyva yra didžiulė, o vidaus gamintojai daug investuoja į tyrimus ir plėtrą. Tikimės, kad su visais ateityje bendromis pastangomis vidaus kompozicinės technologijos gali būti tarptautinėje pozicijoje.
Pašto laikas: 2012 m. Balandžio 21 d