Uvod u kompozite ojačane dugim vlaknima

Termoplastični kompozit ojačan dugim vlaknima odnosi se na dužinu vlakana veću od 10 mm ojačani termoplast, ojačana vlakna na staklena vlakna, karbonska vlakna i druga vlakna uglavnom, najčešće korišteni smolni supstrat je PP (polipropilen), zatim PA (poliamid), drugi takvi kao PPS (polifenilen sulfid), TPU (poliuretan) i druge smole, prema vrsti smole sa odgovarajućom površinskom obradom vlakana, mogu postići bolje rezultate.

Dodavanje vlaknastih materijala u smolu može uvelike poboljšati ukupna svojstva materijala. Kompozitni materijali od vlakana apsorbiraju vanjske sile na tri načina: izvlačenje vlakana, lomljenje vlakana i lomljenje smole. Sa povećanjem dužine vlakana, za izvlačenje vlakana potrebno je više energije, što doprinosi poboljšanju udarne čvrstoće. U kompozitnim materijalima, kraj vlakna je često početna tačka rasta pukotina, a broj dugih krajeva vlakana je mali, što takođe poboljšava udarnu čvrstoću. Mješavine dugih vlakana se prepliću, okreću i savijaju jedna drugu prilikom punjenja kalupa, umjesto da se nižu duž smjera protoka kao mješavine kratkih vlakana. Stoga, u usporedbi s istim kalupnim dijelovima mješavine kratkih vlakana, oblikovani proizvodi od miješanih dugih vlakana imaju veću izotropiju, bolju ravnost i manje savijanje, tako da je veličina stabilnija. Temperatura termičke deformacije termoplasta ojačanih dugim vlaknima također je viša od temperature termoplasta ojačanih kratkim vlaknima. Stoga kompoziti s dugim vlaknima pokazuju bolje performanse od kompozita s kratkim vlaknima i mogu poboljšati krutost, čvrstoću na pritisak, čvrstoću na savijanje i otpornost na puzanje. Termoplastični kompoziti se dijele na ojačane dugim vlaknima i ojačane kratkim vlaknima.

Metoda je da se prepreg materijal dobije topljenjem impregnacije seče kako bi se dobile čestice od 6-10mm. Dužina čestice je u skladu s dužinom vlakna, a vlakno je ravnomjerno raspoređeno u smoli tako da materijal ima visoku udarnu čvrstoću i modul, savijanje je smanjeno, brzina skupljanja je smanjena, dimenzionalna stabilnost je povećana , a otpornost proizvoda na zamor je poboljšana.

Čestice se mogu zagrijati mašinom za brizganje i ubrizgati u kalup, a zatim zagrijati i staviti pod tlak u kalup. U zavisnosti od vrste termoplastične smole i oblika proizvoda kompozitnog materijala, podešavaju se temperatura, pritisak i vreme parametara procesa. Metoda brizganja može pripremiti proizvode složenih oblika, što uvelike proširuje polje primjene.

Najjednostavniji način oblikovanja je da se dobije dobijeni termoplastični prepreg ojačan vlaknima, višeslojna superpozicija, metoda superpozicije je dva susjedna sloja 0/90 stepeni, a zatim u presovnoj ploči za vruće presovanje, da se dobije lim ili drugi jednostavan oblik . Ova metoda je najčešće korištena metoda za pripremu listova i listova. Da bi se poboljšala radna efikasnost, za kalupovanje se može koristiti i kalandriranje sa dva i tri valjka.

Osim toga, prepreg list se reže prema veličini kalupa i zagrijava u peći za grijanje na temperaturu veću od topljenja smole. Zatim se šalje u kalup za prešanje za brzo vruće prešanje i hlađenje kako bi se dobio proizvod. Ciklus formiranja ove metode je kratak. Pogodan je za proizvode sa velikim promjenama debljine i gustoće, složenih oblika kao što su konveksni, konkavni ili radijanski, kao i za proizvode sa ugrađenim metalnim dijelovima. Ova metoda ima nisku potrošnju energije i troškove proizvodnje, ali visoku proizvodnu efikasnost.

Ova metoda je tipičan proizvodni proces koji može kontinuirano i ekonomično proizvoditi kompozitne materijale. Tehnologija pultruzionog oblikovanja je kontinuirani, automatski proizvodni proces za visok sadržaj vlakana, visoke performanse i jeftine kompozitne materijale. U ovoj metodi, dugo vlakno se impregnira smolom, zatim prolazi kroz kalup za formiranje određenog oblika poprečnog presjeka i čini ga skrućivanjem u kalupu, a zatim se proizvod izvlači iz procesa oblikovanja kalupa. Proces ekstruzionog oblikovanja ima sljedeće prednosti: kao što je viskoznost smole može se podesiti u bilo koje vrijeme, sadržaj vlakana može biti do 80 posto; Automatsko upravljanje proizvodnim procesom, visoka efikasnost proizvodnje; Uzdužna i poprečna čvrstoća proizvoda može se podesiti proizvoljno kako bi se zadovoljili zahtjevi različitih mehaničkih svojstava proizvoda; Kvalitet proizvoda je stabilan, ponovljivost je dobra, dužina se može proizvoljno odrezati; U proizvodnji nema kutnog otpada, a proizvodu nije potrebna naknadna obrada, tako da štedi rad, materijale i potrošnju energije u odnosu na druge procese.

Termoplastični kompoziti ojačani dugim vlaknima kao konstrukcijski materijali mogu se koristiti u industrijskim, civilnim, vojnim i drugim oblastima, primjenjuju se u svemirskoj, automobilskoj, elektroopremi, komunikacijama, sportskoj opremi i drugim poljima.

"Zaštita okoliša, ušteda energije i lagana automobilska težina" promoviraju brzi razvoj termoplastičnog kompozita ojačanog dugim vlaknima, dizajna i primjene komponenti. Termoplastični kompoziti ojačani dugim staklenim vlaknima na bazi polipropilena (PP) naširoko se koriste u dijelovima automobilskih terminala. Podaci pokazuju da 80 posto potražnje za termoplastičnim kompozitima ojačanim dugim staklenim vlaknima dolazi iz automobilske industrije (rezervni dijelovi), koja se široko koristi u automobilima europskih marki. Posebni zahtjevi visokih performansi i raznolikosti automobilskih dijelova također čine da termoplastični kompoziti ojačani dugim vlaknima imaju više izbora za vlakna i smolu. Termoplastični kompoziti ojačani dugim vlaknima koriste se u sljedećim dijelovima: prednji modul, instrument tabla, modul vrata, karoserija, donja ploča i drugi dijelovi složenog oblika, uključujući složene dijelove dobivene postupkom brizganja, vrata i prozori, karoserija donja ploča, instrumenti i tako dalje, ili kao laminatni materijali kao što su zaštitna ploča vagona i plafon kamiona sa sandukom. I upotreba kompozitnih materijala od karbonskih vlakana u vrhunskim automobilima ili sportskim automobilima, i trkaćim automobilima se također povećava, pa čak i izgled cjelokupnog kompozitnog vozila od karbonskih vlakana.

Razvoj brze željeznice u Kini ima više zahtjeva za termoplastičnim kompozitima ojačanim dugim vlaknima, a performanse različitih dijelova su različite, što također čini da termoplastični kompoziti ojačani dugim vlaknima brze željeznice pokazuju bogat i šaren razvoj.

Vlakna visokih performansi kao što su aramid, ultra-visoke molekularne težine, visoke čvrstoće i polietilenska vlakna visokog modula i karbonska vlakna su oblikovana u termoplastične kompozitne materijale, koji se mogu koristiti za pancire, štitove, kacige i tako dalje. Duga vlakna i termoplastični kompoziti visokih performansi ojačani smolom također se mogu koristiti u tenkovima, oklopnim vozilima i drugim oklopima.

Vazduhoplovstvo ima posebnu potražnju za naprednim materijalima visokih performansi, a različiti proizvodi u ovoj oblasti imaju raznolike zahtjeve za termoplastičnim kompozitima ojačanim dugim vlaknima, među kojima su kompoziti od karbonskih vlakana najistaknutiji. Kompoziti vlakana se široko koriste u raketama, projektilima i brzim avionima zbog svojih jedinstvenih i odličnih fizičkih i hemijskih svojstava. Na primjer, korištenje karbonskih vlakana i plastičnih kompozitnih materijala napravljenih u zrakoplovima, satelitima, raketama i drugim svemirskim vozilima, ne samo veliki potisak, niska buka; A zbog njihove male težine, tako manje potrošnje energije, može se uštedjeti mnogo goriva.

Upotreba termoplastičnog kompozitnog materijala ojačanog dugim vlaknima u oblasti visokokvalitetnih građevinskih materijala uglavnom se zasniva na pločama, uglavnom sa PP ojačanim staklenim vlaknima, lagane, visoke specifične čvrstoće, specifičnog modula, otpornosti na koroziju, dobre vodootpornosti, lako se upotreba, niska cijena, može se rezati prema potrebi, može se instalirati vijcima, zakovicama, također može biti zavarivanje vrućim topljenjem i druge prednosti, može se koristiti kao zidna ploča, zidna ploča za oblaganje i šablon za izgradnju. Kontinuirani termoplastični kompoziti ojačani dugim vlaknima također se mogu koristiti za izradu visokokvalitetnih plastičnih cijevi.