De laatste jaren heeft er een snelle ontwikkeling plaatsgevonden van vezelversterktthermoplastische composieten met thermoplastische harsen als matrix, en er is wereldwijd een toename in onderzoek en ontwikkeling van deze hoogwaardige composieten. Thermoplastische composieten zijn composieten gemaakt van thermoplastische polymeren zoals polyethyleen (PE), polyamide (PA), polyfenyleensulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyetherketon (PEKK) en polyetheretherketon (PEEK) als matrix en diverse continue/discontinue vezels (bijv. koolstofvezels, glasvezels, aramidevezels, enz.
Thermoplastische, op vet gebaseerde composieten zijn voornamelijk met lange vezels versterkte thermoplastische kunststoffen (LFT), MT continu voorgeïmpregneerde tapes en glasmatversterkte thermoplastische stoffen (CMT).
Afhankelijk van het gebruik van verschillende vereisten, heeft de harsmatrix PPE.PAPRT, PELPCPES, PEEKPI, PA en andere thermoplastische technische kunststoffen.
Thermoplastische matrix
Thermoplastische matrix is een soort thermoplastisch materiaal met goede mechanische eigenschappen en hittebestendigheid dat in een breed scala aan industriële producten kan worden gebruikt. Thermoplastische matrix heeft een hoge sterkte, hittebestendigheid en goede corrosieweerstand.
De thermoplastische harsen die momenteel in lucht- en ruimtevaarttoepassingen worden gebruikt, zijn hoofdzakelijk hoge-temperatuurharsmatrices met hoge prestaties, waaronder PEEK, PPS en PEI, waarvan amorfe PEI vaker wordt gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen dan semi-kristallijne PPS en PEEK, waarvan amorfe PEI. heeft meer toepassingen in vliegtuigconstructies dan semi-kristallijne PPS en PEEK bij hoge giettemperatuur vanwege de lagere verwerkingstemperatuur en verwerkingskosten.
Thermoplastische harsen hebben betere mechanische eigenschappen en chemische weerstand, hogere gebruikstemperaturen, hoge specifieke sterkte en hardheid, uitstekende breuktaaiheid en schadetolerantie, uitstekende weerstand tegen vermoeidheid, vermogen om complexe geometrieën en structuren te vormen, instelbare thermische geleidbaarheid, recycleerbaarheid, goede stabiliteit in ruwe omgevingen , herhaalbaar gieten en lasbaarheid, enz.
Composieten samengesteld uit thermoplastische hars en versterkingsmateriaal hebben vele voordelen zoals duurzaamheid, hoge taaiheid, hoge slagvastheid en schadetolerantie; vezelprepreg hoeft niet opnieuw bij lage temperatuur te worden bewaard, onbeperkte bewaartermijn van prepreg; korte vormcyclus, lasbaar, hoge productiviteit, eenvoudig te repareren; schroot kan worden gerecycled en hergebruikt; grote vrijheid bij het productontwerp, kan in complexe vormen worden gemaakt, breed aanpassingsvermogen bij het vormen, enz.
Versterkend materiaal
Over het algemeen is de lengte van korte vezelversterkte vezels 0,2 tot 0,6 mm, en aangezien de meeste vezels een diameter hebben van minder dan 70 μm, lijken de korte vezels meer op poeder. Met korte vezels versterkte thermoplastische kunststoffen worden doorgaans vervaardigd door vezels in gesmolten thermoplastische stoffen te mengen. De lengte en willekeurige oriëntatie van de vezels in de matrix maken het relatief eenvoudig om een goede bevochtiging te bereiken, en composieten met korte vezels zijn het gemakkelijkst te vervaardigen vergeleken met lange en continue vezelversterkte materialen, maar met de minste verbetering in mechanische eigenschappen. Kortevezelcomposieten worden vaak tot definitieve onderdelen gevormd door middel van giet- of extrusiemethoden, omdat de korte vezels minder invloed hebben op de vloei.
Lange vezelversterkte composieten hebben doorgaans een vezellengte van ongeveer 20 mm en worden gewoonlijk vervaardigd met behulp van continue vezels geïnfiltreerd met hars en vervolgens op een bepaalde lengte gesneden. Het proces dat doorgaans wordt gebruikt is het pultrusievormproces, waarbij een continu roving van een mengsel van vezels en thermoplastische hars wordt geproduceerd door de vezels door een speciale vormmatrijs te strekken. Momenteel kunnen met lange vezels versterkte PEEK-thermoplastische composieten structurele eigenschappen van meer dan 200 MPa bereiken via FDM-printen en een modulus van meer dan 20 GPa, met betere prestaties door middel van spuitgieten.
De vezels in continu vezelversterkte composieten zijn "continu" en variëren in lengte van enkele meters tot enkele duizenden meters. Composieten met continue vezels zijn over het algemeen verkrijgbaar als laminaten, prepreg-tapes of vlechten, gevormd door het impregneren van de gewenste thermoplastische matrix met continue vezels.
Wat zijn de kenmerken van composietmaterialen versterkt met vezels?
Vezelversterkte composieten zijn composieten die worden gevormd door wikkel-, vorm- of pultrusieprocessen van versterkende vezelmaterialen, zoals glasvezel, koolstofvezel, aramidevezel, enz., en het matrixmateriaal. Volgens de verschillende versterkingsmaterialen zijn de gebruikelijke vezelversterkte composieten onderverdeeld in glasvezelversterkte composieten (GFRP), koolstofvezelversterkte composieten (CFRP) en aramidevezelversterkte composieten (AFRP).
Vanwege de volgende kenmerken van vezelversterkte composieten:
(1) hoge sterkte en hoge modulus;
(2) ontwerpbaarheid van materiaaleigenschappen;
(3) goede corrosieweerstand en duurzaamheid;
(4) thermische uitzettingscoëfficiënt vergelijkbaar met die van beton.
Deze kenmerken makenFRP-materialenkan voldoen aan de behoeften van moderne constructies met grote overspanningen, torenhoge, zware belasting, licht gewicht en hoge sterkte, en werken onder zware omstandigheden, en ook voldoen aan de eisen van de ontwikkeling van moderne geïndustrialiseerde bouwconstructies, dus het wordt steeds vaker gebruikt in verschillende civiele gebouwen, bruggen, snelwegen, maritieme, hydraulische constructies en ondergrondse constructies.
Klik hiervoor meer informatie over composietmaterialen overGRECHO-glasvezel
Posttijd: 31 maart 2023
