Знайомство з композитами, армованими довгими волокнами

Термопластичний композит, армований довгими волокнами, відноситься до армованого термопласту довжиною більше 10 мм, армованого волокном до скловолокна, вуглецевого волокна та інших волокон, переважно поліпропіленової підкладкою, за якою слідує поліамід та інші волокна. як PPS (поліфеніленсульфід), TPU (поліуретан) та інші смоли, відповідно до типу смоли з відповідною обробкою поверхні волокон можна досягти кращих результатів.

Додавання волокнистих матеріалів до смоли може значно покращити загальні властивості матеріалу. Волокнисті композитні матеріали поглинають зовнішні сили трьома способами: витягування волокна, розрив волокна та розрив смоли. Зі збільшенням довжини волокна, витягування волокна вимагає більше енергії, що сприяє покращенню ударної міцності. У композитних матеріалах кінець волокна часто є точкою початку зростання тріщини, а кількість довгих кінців волокна невелика, що також покращує ударну міцність. Довгі волокнисті суміші переплітаються, повертаються та згинаються одна одною під час заповнення форми, замість того, щоб вишиковуватися вздовж напрямку потоку, як короткі волокнисті суміші. Таким чином, у порівнянні з тими самими формовочними частинами із суміші коротких волокон, формовані вироби з довгих волокон із змішаною формою мають вищу ізотропію, кращу площинність і меншу короблення, тому розмір стабільніший. Температура термічної деформації термопластів, армованих довгими волокнами, також вища, ніж термопластів, армованих короткими волокнами. Таким чином, довговолокнисті композити демонструють кращі характеристики, ніж коротковолокнисті композити, і можуть покращити жорсткість, міцність на стиск, міцність на вигин і опір повзучості. Термопластичні композити поділяються на довговолокнисті та коротковолокнисті.

Метод полягає в розрізанні препрега, отриманого просоченням плавленням, для отримання частинок 6-10 мм. Довжина частинки відповідає довжині волокна, а волокно рівномірно розподіляється в смолі, завдяки чому матеріал має високу ударну в’язкість і модуль, викривлення зменшується, швидкість усадки зменшується, стабільність розмірів збільшується , а стійкість виробу до втоми покращується.

Частинки можна нагрівати машиною для лиття під тиском і вводити у форму, а потім нагрівати та створювати тиск у формі. Відповідно до типу термопластичної смоли та форми продукту композитного матеріалу регулюються температура, тиск і час параметрів процесу. Методом лиття під тиском можна отримувати вироби складної форми, що значно розширює область застосування.

Найпростіший метод формування полягає в тому, щоб взяти отриманий армований волокном термопластичний препрег, багатошарове накладання, метод накладання — два суміжні шари 0/90 градусів, а потім у пресовій пластині для гарячого пресування, щоб отримати лист або іншу просту форму . Цей метод є найбільш часто використовуваним способом підготовки листів і аркушів. Щоб підвищити ефективність роботи, для формування також можна використовувати подвійне та тривалкове каландрування.

Крім того, лист препрегу розрізають відповідно до розміру прес-форми та нагрівають у нагрівальній печі до температури, вищої за температуру плавлення смоли. Потім його відправляють у прес-форму для швидкого гарячого пресування та охолодження для отримання продукту. Цикл формування цього методу короткий. Він підходить для виробів із великими змінами товщини та щільності, складних форм, таких як опуклі, увігнуті чи радіанні, а також для виробів із вбудованими металевими частинами. Цей метод має низьке енергоспоживання та собівартість виробництва, але високу ефективність виробництва.

Цей метод є типовим виробничим процесом, який дозволяє виробляти композитні матеріали безперервно та економічно. Технологія пултрузійного формування — це безперервний автоматичний процес виробництва композитних матеріалів із високим вмістом волокон, високою продуктивністю та низькою вартістю. У цьому методі довге волокно просочується смолою, потім проходить через формувальну форму з певною формою поперечного перерізу, застигає у формі, а потім виріб витягується з процесу формування. Процес екструзії має такі переваги: ​​наприклад, в’язкість смоли можна регулювати в будь-який час, вміст волокон може становити до 80 відсотків; Автоматичне управління виробничим процесом, висока ефективність виробництва; Поздовжню та поперечну міцність виробу можна довільно регулювати відповідно до вимог різних механічних властивостей виробу; Якість продукції стабільна, повторюваність хороша, довжину можна відрізати довільно; У виробництві немає кутових відходів, і продукт не потребує подальшої обробки, тому він економить робочу силу, матеріали та споживання енергії порівняно з іншими процесами.

Армовані довгими волокнами термопластичні композити як конструкційні матеріали можуть використовуватися в промисловості, цивільному, військовому та інших галузях, застосовувалися в аерокосмічній, автомобільній, електричній техніці, зв’язку, спортивному обладнанні та інших галузях.

«Захист навколишнього середовища, енергозбереження та легка вага автомобілів» сприяють швидкому розвитку підготовки термопластичних композитів, армованих довгими волокнами, дизайну та застосування компонентів. Термопластичні композити, армовані довгим скловолокном на основі поліпропілену (PP), широко використовуються в автомобільних клемних частинах. Дані показують, що 80 відсотків попиту на термопластичні композити, армовані скловолокном, надходить від автомобільної промисловості (запчастини), яка широко використовується в автомобілях європейських марок. Особливі вимоги до високої продуктивності та диверсифікації автомобільних деталей також роблять довгострокові армовані волокнами термопластичні композити більшими для вибору волокна та смоли. Термопластичні композити, армовані довгим волокном, використовуються в наступних частинах: передній модуль, приладова панель, дверний модуль, кузов, нижня пластина та інші складні деталі, отримані в процесі лиття під тиском, двері та вікна, кузов нижню пластину, інструменти тощо, або як ламінатні матеріали, такі як огороджувальна плита каретки та стеля вантажівок із закритим кузовом. І використання композитних матеріалів з вуглецевого волокна в автомобілях високого класу, спортивних автомобілях і гоночних автомобілях також зростає, і навіть зовнішній вигляд усього транспортного засобу з вуглецевого волокна.

Розвиток високошвидкісної залізниці в Китаї має більше вимог до армованих довгими волокнами термопластичних композитів, і продуктивність різних частин відрізняється, що також робить довговолокнисто-армовані термопластичні композити для високошвидкісної залізниці демонструють багатий і яскравий розвиток.

Високоефективні волокна, такі як арамідні, надвисокомолекулярні, високоміцні та високомодульні поліетиленові волокна та вуглецеві волокна формують у термопластичні композитні матеріали, які можна використовувати для бронежилетів, щитів, шоломів тощо. Високоефективні термопластичні композити з довгих волокон і смол можна також використовувати в танках, бронетехніці та іншій броні.

Авіація має особливий попит на передові та високоефективні матеріали, і різні продукти в цій галузі мають різноманітні вимоги до армованих довгими волокнами термопластичних композитів, серед яких композити з вуглецевого волокна є найбільш помітними. Волокнисті композити широко використовуються в ракетах, ракетах і високошвидкісних літаках завдяки своїм унікальним і чудовим фізичним і хімічним властивостям. Наприклад, використання вуглецевого волокна та пластикових композитних матеріалів, виготовлених у літаках, супутниках, ракетах та інших космічних апаратах, не тільки велика тяга, низький рівень шуму; А через їх легку вагу, тож менше споживають електроенергію, можна значно заощадити паливо.

Використання термопластичного композитного матеріалу, армованого довгим волокном, у галузі високоякісних будівельних матеріалів в основному базується на плиті, переважно з армованим скловолокном PP, легким, високою питомою міцністю, питомим модулем, корозійною стійкістю, хорошою водонепроникністю, легкою для використання, низька вартість, можна розрізати відповідно до потреб, можна встановлювати за допомогою гвинтів, заклепок, також можна використовувати зварювання гарячим розплавом та інші переваги. Його можна використовувати як настінну дошку, дошку для облицювання стін та будівельний шаблон. Термопластичні композити, армовані безперервними довгими волокнами, також можна використовувати для виготовлення високоякісних пластикових труб.