Mga materyales sa pagpapalakas sa mga thermoplastic composite

Ano ang thermoplastic composite material?

Sa mga nagdaang taon, ang pag -unlad ng hibla na pinatibay na mga thermoplastic composite batay sa thermoplastic resin ay mabilis, at ang pananaliksik at pag -unlad ng ganitong uri ng mataas na pagganap ng mga composite ay nagsisimula sa mundo. Ang mga thermoplastic composite ay tumutukoy sa mga thermoplastic polymers (tulad ng polyethylene (PE), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), polyether imide (PEI), polyether ketone (PEKK) at polyether eter ketone (peek) bilang matrix. Composite na mga materyales na ginawa ng iba't ibang mga tuluy -tuloy na fiber (tulad ng carbon fiber, glass fiber, arylon, arylon, hibla, atbp.) Bilang mga materyales sa pampalakas.

Ang mga composite na batay sa thermoplastic na lipid ay pangunahing kasama ang mahabang hibla na pinalakas ng butil (LFT) na patuloy na hibla na pinalakas na prepreg MT at salamin na hibla na pinalakas na thermoplastic composite (CMT). Ayon sa iba't ibang mga kinakailangan sa paggamit, ang resin matrix ay may kasamang PPE-PAPRT, pelpcpes, PEEKPI, PA at iba pang mga plastik na thermoplastic engineering, at ang sukat ay nagsasama ng lahat ng posibleng mga uri ng hibla tulad ng glass dry viscose aryl fiber at boron fiber. Sa pag -unlad ng teknolohiya ng thermoplastic resin matrix composite at ang recyclability nito, ang pag -unlad ng ganitong uri ng composite material ay mas mabilis. Ang thermal supercompound ay nagkakahalaga ng higit sa 30% ng kabuuang halaga ng materyal na composite na materyal sa mga binuo na bansa sa Europa at Amerika.

Thermoplastic matrix

Ang Thermoplastic matrix ay isang uri ng thermoplastic material, mayroon itong mahusay na mga mekanikal na katangian at paglaban ng init, maaaring magamit sa paggawa ng iba't ibang mga pang -industriya na suplay. Ang thermoplastic matrix ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas, mataas na paglaban sa init at mahusay na paglaban sa kaagnasan.

Sa kasalukuyan, ang mga thermoplastic resins na inilalapat sa patlang ng aviation ay pangunahing mataas na temperatura na lumalaban at mataas na pagganap ng resin matrix, kabilang ang PEEK, PPS at PEI. Kabilang sa mga ito, ang amorphous PEI ay mas malawak na ginagamit sa istraktura ng sasakyang panghimpapawid kaysa sa semi-crystalline PPS at silip na may mataas na temperatura ng paghuhulma dahil sa mas mababang temperatura ng pagproseso at gastos sa pagproseso.

Ang Thermoplastic resin ay may mas mahusay na mga katangian ng mekanikal at paglaban ng kaagnasan ng kemikal, mas mataas na temperatura ng serbisyo, mataas na tiyak na lakas at katigasan, mahusay na pagkabali ng katigasan at pagkasira ng pagpapaubaya, mahusay na pagtutol sa pagkapagod, maaaring mahulma sa kumplikadong geometric na hugis at istraktura, nababagay na thermal conductivity, pag -recyclability, mahusay na katatagan sa malupit na kapaligiran, paulit -ulit na paghubog, welding at pag -aayos ng mga katangian.

Ang pinagsama -samang materyal na binubuo ng thermoplastic resin at pampalakas na materyal ay may tibay, mataas na katigasan, mataas na epekto ng paglaban at pagpapahintulot sa pinsala. Hindi na kailangang maiimbak ang Fiber Prepreg sa mababang temperatura, walang limitasyong panahon ng pag -iimbak ng prepreg; Maikling pagbubuo ng ikot, hinang, mataas na kahusayan sa paggawa, madaling ayusin; Ang basura ay maaaring mai -recycle; Ang kalayaan ng disenyo ng produkto ay malaki, maaaring gawin sa kumplikadong hugis, na bumubuo ng kakayahang umangkop at maraming iba pang mga pakinabang.

Pagpapalakas ng materyal

Ang mga katangian ng mga thermoplastic composite ay hindi lamang nakasalalay sa mga katangian ng dagta at pinalakas na hibla, ngunit malapit din na nauugnay sa mode na pampalakas ng hibla. Ang mode ng pampalakas ng hibla ng mga thermoplastic composite ay may kasamang tatlong pangunahing mga form: maikling hibla ng hibla, mahabang hibla ng pampalakas at tuluy -tuloy na pampalakas ng hibla.

Sa pangkalahatan, ang mga staple reinforced fibers ay 0.2 hanggang 0.6mm ang haba, at dahil ang karamihan sa mga hibla ay mas mababa sa 70μm ang lapad, ang mga staple fibers ay mukhang katulad ng pulbos. Ang mga maikling hibla na pinalakas na thermoplastics ay karaniwang gawa sa pamamagitan ng paghahalo ng mga hibla sa isang tinunaw na thermoplastic. Ang haba ng hibla at random na orientation sa matrix ay ginagawang madali upang makamit ang mahusay na basa. Kung ikukumpara sa mahabang hibla at tuluy -tuloy na mga hibla na pinatibay na mga materyales, ang mga maikling composite ng hibla ay pinakamadali upang gumawa ng kaunting pagpapabuti sa mga mekanikal na katangian. Ang mga composite ng staple fiber ay may posibilidad na mahulma o extruded upang mabuo ang mga pangwakas na sangkap dahil ang mga staple fibers ay may mas kaunting epekto sa likido.

Ang haba ng hibla ng mahabang hibla na pinalakas na mga composite ay karaniwang tungkol sa 20mm, na karaniwang inihanda ng patuloy na hibla na basa sa dagta at gupitin sa isang tiyak na haba. Ang karaniwang proseso na ginamit ay ang proseso ng pultrusion, na ginawa sa pamamagitan ng pagguhit ng isang tuluy -tuloy na pinaghalong halo ng hibla at thermoplastic resin sa pamamagitan ng isang espesyal na pagkamatay ng paghubog. Sa kasalukuyan, ang mga istrukturang katangian ng mahabang hibla na pinalakas na peek thermoplastic composite ay maaaring umabot ng higit sa 200MPa at ang modulus ay maaaring umabot ng higit sa 20GPA sa pamamagitan ng pag -print ng FDM, at ang mga pag -aari ay magiging mas mahusay sa pamamagitan ng paghubog ng iniksyon.

Ang mga hibla sa patuloy na hibla na pinalakas na mga composite ay "tuluy -tuloy" at nag -iiba ang haba mula sa ilang metro hanggang sa ilang libong metro. Ang patuloy na mga composite ng hibla sa pangkalahatan ay nagbibigay ng mga laminates, prepregs, o mga tinirintas na tela, atbp.

Ano ang mga katangian ng mga composite na pinalakas ng hibla

Ang hibla na pinalakas na composite ay gawa sa mga reinforced fiber material, tulad ng glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, at matrix na materyales sa pamamagitan ng paikot -ikot, paghuhulma o proseso ng paghuhulma ng pultrusion. Ayon sa iba't ibang mga materyales sa pampalakas, ang mga karaniwang composite na pinalakas ng hibla ay maaaring nahahati sa glass fiber reinforced composite (GFRP), carbon fiber reinforced composite (CFRP) at aramid fiber reinforced composite (AFRP).

Ang mga composite ng hibla ng hibla ay may mga sumusunod na katangian:

(1) mataas na tiyak na lakas at malaking tiyak na modulus;

(2) ang mga materyal na katangian ay maaaring disenyo;

(3) mabuting paglaban sa kaagnasan at tibay;

(4) Ang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal ay katulad ng sa kongkreto.

Ang mga katangiang ito ay gumagawa ng mga materyales sa FRP ay maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng pag -unlad ng mga modernong istruktura sa malaking span, matataas, mabibigat na pag -load, magaan at mataas na lakas at trabaho sa ilalim ng malupit na mga kondisyon, ngunit din upang matugunan ang mga kinakailangan ng pagbuo ng mga modernong konstruksyon na industriyalisasyon, kaya ito ay higit pa at mas malawak na ginagamit sa isang iba't ibang mga sibil na gusali, tulay, mga daanan, karagatan, haydroliko na istruktura at mga istruktura sa ilalim ng lupa at iba pang mga patlang.

Ang mga thermoplastic composite ay may mahusay na mga prospect sa pag -unlad

Ayon sa ulat, ang pandaigdigang merkado ng Thermoplastic Composites ay inaasahang aabot sa US $ 66.2 bilyon sa pamamagitan ng 2030, na may isang tambalang taunang rate ng paglago ng 7.8% sa panahon ng pagtataya. Ang pagtaas na ito ay maaaring maiugnay sa lumalagong demand ng produkto sa aerospace at automotive sectors at exponential growth sa sektor ng konstruksyon. Ang mga thermoplastic composite ay ginagamit sa pagtatayo ng mga gusali ng tirahan, imprastraktura at mga pasilidad ng suplay ng tubig. Ang mga pag -aari tulad ng mahusay na lakas, katigasan, at ang kakayahang ma -recycle at mai -remold na gumawa ng mga thermoplastic composite na mainam para sa mga aplikasyon ng pagbuo.

Ang mga thermoplastic composite ay gagamitin din upang makabuo ng mga tangke ng imbakan, magaan na istruktura, mga frame ng window, mga pole ng telepono, rehas, tubo, panel at pintuan. Ang industriya ng automotiko ay isa sa mga pangunahing lugar ng aplikasyon. Ang mga tagagawa ay nakatuon sa pagpapabuti ng kahusayan ng gasolina sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga metal at bakal na may magaan na thermoplastic composite. Halimbawa, ang carbon fiber, ay may timbang na isang-ikalimang kasing bakal, kaya nakakatulong ito na mabawasan ang pangkalahatang bigat ng sasakyan. Ayon sa European Commission, ang target na carbon emission cap para sa mga kotse ay itataas mula sa 130 gramo bawat kilometro hanggang 95 gramo bawat kilometro sa pamamagitan ng 2024, na inaasahang madaragdagan ang demand para sa mga thermoplastic composite sa industriya ng automotive manufacturing.

Ang pag -asam ng mga thermoplastic composite ay napakalaki, at ang mga tagagawa ng domestic ay namuhunan nang labis sa pananaliksik at pag -unlad. Inaasahan namin na sa magkasanib na pagsisikap ng lahat sa hinaharap, ang teknolohiya ng domestic composite ay maaaring nasa internasyonal na nangungunang posisyon.