Úvod do kompozitů vyztužených dlouhými vlákny

Termoplastický kompozit vyztužený dlouhými vlákny označuje délku vlákna větší než 10 mm vyztužený termoplast, zesílené vlákno na skleněné vlákno, uhlíková vlákna a další vlákna, nejpoužívanějším pryskyřičným substrátem je PP (polypropylen), následovaný PA (polyamid), jiné takové jako PPS (polyfenylensulfid), TPU (polyuretan) a další pryskyřice, podle typu pryskyřice s vhodnou povrchovou úpravou vlákna lze dosáhnout lepších výsledků.

Přidání vláknitých materiálů do pryskyřice může výrazně zlepšit celkové vlastnosti materiálu. Vláknové kompozitní materiály absorbují vnější síly třemi způsoby: vytahováním vlákna, lámáním vlákna a lámáním pryskyřice. S rostoucí délkou vlákna potřebuje vytahování vlákna více energie, což přispívá ke zlepšení rázové pevnosti. U kompozitních materiálů je konec vlákna často iniciačním bodem růstu trhliny a počet dlouhých konců vláken je malý, což také zlepšuje rázovou houževnatost. Směsi dlouhých vláken se při plnění formy vzájemně proplétají, otáčejí a ohýbají, místo aby se řadily podél směru toku jako směsi s krátkými vlákny. Proto ve srovnání se stejnými formovacími částmi směsí krátkých vláken mají lisované výrobky s dlouhými vlákny vyšší izotropii, lepší rovinnost a menší deformaci, takže velikost je stabilnější. Teplota tepelné deformace termoplastů vyztužených dlouhými vlákny je také vyšší než u termoplastů vyztužených krátkými vlákny. Kompozity s dlouhými vlákny proto vykazují lepší výkon než kompozity s krátkými vlákny a mohou zlepšit tuhost, pevnost v tlaku, pevnost v ohybu a odolnost proti tečení. Termoplastické kompozity se dělí na vyztužené dlouhými vlákny a vyztužené krátkými vlákny.

Metoda spočívá v řezání materiálu prepregu získaného tavením impregnace, aby se získaly 6-10mm částice. Délka částice je v souladu s délkou vlákna a vlákno je rovnoměrně rozloženo v pryskyřici, takže materiál má vysokou rázovou houževnatost a modul, snižuje se deformace, snižuje se rychlost smrštění, zvyšuje se rozměrová stabilita a odolnost produktu proti únavě se zlepší.

Částice mohou být ohřívány vstřikovacím lisem a vstřikovány do formy a poté ohřívány a natlakovány ve formě. Podle typu termoplastické pryskyřice a tvaru produktu kompozitního materiálu se upravuje teplota, tlak a čas procesních parametrů. Metodou vstřikování lze připravit výrobky se složitými tvary, což značně rozšiřuje oblast použití.

Nejjednodušší metodou tvarování je vzít výsledný vlákny vyztužený termoplastický prepreg, vícevrstvá superpozice, metoda superpozice dvou sousedních vrstev 0/90 stupňů a poté v lisovací desce pro lisování za tepla, aby se získal plech nebo jiný jednoduchý tvar. . Tato metoda je nejběžněji používanou metodou pro přípravu listů a listů. Pro zvýšení efektivity práce lze pro formování použít také dvouválcové a tříválcové kalandrování.

Kromě toho se předimpregnovaná fólie řeže podle velikosti formy a zahřívá se v ohřívací peci na teplotu vyšší, než je tavení pryskyřice. Poté je odeslán do lisovací formy pro rychlé lisování za tepla a ochlazení, aby se získal produkt. Tvářecí cyklus této metody je krátký. Je vhodný pro výrobky s velkými změnami tloušťky a hustoty, složité tvary jako konvexní, konkávní nebo radián a také pro výrobky s vloženými kovovými díly. Tato metoda má nízkou spotřebu energie a výrobní náklady, ale vysokou efektivitu výroby.

Tato metoda je typickým výrobním procesem, který dokáže vyrábět kompozitní materiály kontinuálně a ekonomicky. Technologie pultruze je kontinuální, automatický výrobní proces pro kompozitní materiály s vysokým obsahem vláken, vysokým výkonem a nízkými náklady. Při této metodě je dlouhé vlákno impregnováno pryskyřicí, poté prochází formovací formou s určitým tvarem průřezu a nechá se ztuhnout ve formě a poté je produkt vytažen z procesu formování. Proces vytlačování má následující výhody: např. viskozitu pryskyřice lze kdykoli upravit, obsah vláken může být až 80 procent; Automatické řízení výrobního procesu, vysoká efektivita výroby; Podélnou a příčnou pevnost výrobku lze libovolně upravit tak, aby splňovala požadavky různých mechanických vlastností výrobku; Kvalita produktu je stabilní, opakovatelnost je dobrá, délku lze libovolně odříznout; Při výrobě nevzniká žádný rohový odpad a produkt nepotřebuje dodatečné zpracování, takže ve srovnání s jinými procesy šetří práci, materiál a spotřebu energie.

Termoplastické kompozity vyztužené dlouhými vlákny jako konstrukční materiály mohou být použity v průmyslových, civilních, vojenských a dalších oblastech, byly použity v letectví, automobilovém průmyslu, elektrických zařízeních, komunikacích, sportovním vybavení a dalších oblastech.

„Ochrana životního prostředí, úspora energie a lehkost automobilu“ podporují rychlý vývoj přípravy termoplastických kompozitů vyztužených dlouhými vlákny, návrh komponent a použití. Termoplastické kompozity vyztužené dlouhými skelnými vlákny na bázi polypropylenu (PP) byly široce používány v automobilových koncových dílech. Údaje ukazují, že 80 procent poptávky po termoplastických kompozitech vyztužených dlouhými skelnými vlákny pochází z automobilového průmyslu (náhradní díly), který je široce používán v automobilech evropských značek. Speciální požadavky na vysoký výkon a diverzifikaci automobilových dílů také dělají z termoplastických kompozitů vyztužených dlouhými vlákny více možností pro vlákna a pryskyřice. Termoplastické kompozity vyztužené dlouhými vlákny se používají v následujících částech: přední modul, přístrojová deska, dveřní modul, karoserie, spodní deska a další složité tvarové díly, včetně složitých dílů získaných procesem vstřikování, dveře a okna, karoserie spodní deska, nástroje a tak dále, nebo jako laminátové materiály, jako je ochranná deska a strop skříňových nákladních vozidel. A použití kompozitních materiálů z uhlíkových vláken ve špičkových vozech nebo sportovních vozech a závodních vozech se také zvyšuje, a dokonce i vzhled celého vozidla z kompozitu z uhlíkových vláken.

Vývoj vysokorychlostní železnice v Číně má více požadavků na termoplastické kompozity vyztužené dlouhými vlákny a výkon různých částí je odlišný, díky čemuž také termoplastické kompozity vysokorychlostní železnice vyztužené dlouhými vlákny vykazují bohatý a pestrý vývoj.

Vysoce výkonná vlákna, jako je aramid, ultravysoká molekulová hmotnost, vysoká pevnost a vysokomodulová polyetylenová vlákna a uhlíková vlákna, jsou lisována do termoplastických kompozitních materiálů, které lze použít pro neprůstřelné vesty, štíty, helmy a tak dále. Vysoce výkonné termoplastické kompozity vyztužené dlouhými vlákny a pryskyřicí lze také použít v tancích, obrněných vozidlech a jiných pancéřích.

Letectví má zvláštní požadavky na pokročilé a vysoce výkonné materiály a různé produkty v této oblasti mají různorodé požadavky na termoplastické kompozity vyztužené dlouhými vlákny, mezi nimiž jsou kompozity z uhlíkových vláken nejvýznamnější. Vláknové kompozity jsou široce používány v raketách, střelách a vysokorychlostních letadlech pro své jedinečné a vynikající fyzikální a chemické vlastnosti. Například použití uhlíkových vláken a plastových kompozitních materiálů vyrobených v letadlech, satelitech, raketách a dalších vesmírných dopravních prostředcích, nejen velký tah, nízká hlučnost; A díky své nízké spotřebě, tedy nižší spotřebě energie, může ušetřit spoustu paliva.

Použití termoplastického kompozitního materiálu vyztuženého dlouhými vlákny v oblasti vysoce kvalitních stavebních materiálů je založeno hlavně na desce, hlavně s PP vyztuženým skelnými vlákny, lehký, vysoká měrná pevnost, specifický modul, odolnost proti korozi, dobrá odolnost proti vodě, snadno zpracovatelný použití, nízké náklady, lze řezat podle potřeby, lze instalovat pomocí šroubů, nýtů, lze také svařování taveninou a další výhody, lze použít jako nástěnnou desku, obkladovou desku a stavební šablonu. Spojité dlouhé vlákny vyztužené termoplastické kompozity lze také použít k výrobě vysoce kvalitních plastových trubek.