Vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo là gì?
Trong những năm gần đây, sự phát triển của vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi dựa trên nhựa nhiệt dẻo là nhanh chóng, và nghiên cứu và phát triển loại vật liệu tổng hợp hiệu suất cao này đang bắt đầu trên thế giới. Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo đề cập đến các polyme nhựa nhiệt dẻo (như polyetylen (PE), polyamide (PA), polyphenylen sulfide (PPS), polyether imide (PEI), polyether ketone (PEKK). Vật liệu cốt thép.
Các vật liệu tổng hợp dựa trên lipid nhiệt dẻo chủ yếu bao gồm các loại sợi gia cố sợi dài (LFT) liên tục được gia cố sợi mt và vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi thủy tinh (CMT). Theo các yêu cầu sử dụng khác nhau, ma trận nhựa bao gồm PPE-PAPRT, pelpcpes, Peekpi, PA và các loại nhựa kỹ thuật nhựa nhiệt dẻo khác, và kích thước bao gồm tất cả các loại sợi có thể như sợi aryl viscose khô và sợi boron. Với sự phát triển của công nghệ hỗn hợp ma trận nhựa nhiệt dẻo và khả năng tái chế của nó, sự phát triển của loại vật liệu composite này nhanh hơn. Supercompound nhiệt đã chiếm hơn 30% tổng lượng vật liệu composite ma trận cây ở các nước phát triển ở châu Âu và châu Mỹ.
Ma trận nhựa nhiệt dẻo
Ma trận nhựa nhiệt dẻo là một loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo, nó có tính chất cơ học tốt và khả năng chống nhiệt, có thể được sử dụng trong việc sản xuất các nguồn cung cấp công nghiệp khác nhau. Ma trận nhựa nhiệt dẻo được đặc trưng bởi cường độ cao, điện trở nhiệt cao và khả năng chống ăn mòn tốt.
Hiện tại, nhựa nhiệt dẻo được áp dụng cho trường hàng không chủ yếu là ma trận nhựa có nhiệt độ cao và hiệu suất cao, bao gồm Peek, PPS và PEI. Trong số đó, PEI vô định hình được sử dụng rộng rãi hơn trong cấu trúc máy bay so với PPS bán tinh thể và PEEK với nhiệt độ đúc cao vì nhiệt độ xử lý và chi phí xử lý thấp hơn.
Nhựa nhiệt dẻo có tính chất cơ học tốt hơn và khả năng chống ăn mòn hóa học, nhiệt độ dịch vụ cao hơn, độ bền và độ cứng đặc hiệu cao, độ bền gãy xương tuyệt vời và khả năng chịu thiệt hại, khả năng chống mỏi tuyệt vời, có thể được đúc thành hình dạng hình học phức tạp và cấu trúc, điều chỉnh độ dẫn nhiệt, khả năng tái chế, ổn định tốt trong môi trường khắc phục, thay đổi.
Vật liệu composite bao gồm nhựa nhiệt dẻo và vật liệu gia cố có độ bền, độ bền cao, khả năng chống va đập cao và khả năng chịu thiệt hại. Prepreg không còn cần được lưu trữ ở nhiệt độ thấp, thời gian lưu trữ không giới hạn; Chu kỳ hình thành ngắn, hàn, hiệu quả sản xuất cao, dễ sửa chữa; Chất thải có thể được tái chế; Tự do thiết kế sản phẩm là lớn, có thể được tạo thành hình dạng phức tạp, hình thành khả năng thích ứng và nhiều lợi thế khác.
Củng cố vật liệu
Các tính chất của vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo không chỉ phụ thuộc vào các tính chất của nhựa và sợi gia cố, mà còn liên quan chặt chẽ đến chế độ gia cố sợi. Chế độ gia cố sợi của vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo bao gồm ba dạng cơ bản: gia cố sợi ngắn, gia cố sợi dài và gia cố sợi liên tục.
Nói chung, các sợi cốt thép có chiều dài 0,2 đến 0,6mm và vì hầu hết các sợi có đường kính dưới 70μm, các sợi chủ lực trông giống như bột hơn. Nhiệt nhựa gia cố sợi ngắn thường được sản xuất bằng cách trộn các sợi vào một loại nhựa nhiệt dẻo nóng chảy. Chiều dài sợi và hướng ngẫu nhiên trong ma trận làm cho nó tương đối dễ dàng để đạt được độ ướt tốt. So với chất xơ dài và vật liệu gia cố sợi liên tục, vật liệu tổng hợp sợi ngắn dễ sản xuất nhất với sự cải thiện tối thiểu tính chất cơ học. Vật liệu tổng hợp sợi chủ lực có xu hướng được đúc hoặc ép đùn để tạo thành các thành phần cuối cùng vì các sợi chủ lực có tác dụng ít hơn đối với tính lưu động.
Chiều dài sợi của vật liệu tổng hợp sợi dài thường là khoảng 20 mm, thường được điều chế bằng sợi liên tục được làm ướt vào nhựa và cắt thành một chiều dài nhất định. Quá trình phổ biến được sử dụng là quá trình pultrusion, được sản xuất bằng cách vẽ một hỗn hợp liên tục của nhựa sợi và nhựa nhiệt dẻo thông qua một khuôn đúc đặc biệt. Hiện tại, các tính chất cấu trúc của hỗn hợp nhựa nhiệt dẻo PEEK được gia cố sợi dài có thể đạt hơn 200MPa và mô đun có thể đạt hơn 20GPA bằng cách in FDM và các tính chất sẽ tốt hơn bằng cách ép phun.
Các sợi trong vật liệu tổng hợp được gia cố sợi liên tục là liên tục và có chiều dài khác nhau từ vài mét đến vài nghìn mét. Các vật liệu tổng hợp sợi liên tục thường cung cấp các lớp, chuẩn bị hoặc vải bện, v.v., được hình thành bằng cách tẩm các sợi liên tục với ma trận nhựa nhiệt dẻo mong muốn.
Các đặc điểm của vật liệu tổng hợp chất xơ là gì
Composite gia cố sợi được làm bằng các vật liệu sợi gia cố, như sợi thủy tinh, sợi carbon, chất xơ aramid và vật liệu ma trận thông qua quá trình cuộn dây, đúc hoặc đúc pultrusion. Theo các vật liệu gia cố khác nhau, vật liệu tổng hợp cốt sợi phổ biến có thể được chia thành composite gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP), composite cốt sợi carbon (CFRP) và composite cốt sợi aramid (AFRP).
Vật liệu tổng hợp được gia cố sợi có các đặc điểm sau:
(1) cường độ cụ thể cao và mô đun cụ thể lớn;
(2) các thuộc tính vật liệu có thể thiết kế;
(3) khả năng chống ăn mòn tốt và độ bền;
(4) Hệ số giãn nở nhiệt tương tự như bê tông.
Những đặc điểm này làm cho các vật liệu FRP có thể đáp ứng nhu cầu phát triển các cấu trúc hiện đại thành khoảng lớn, cao chót vót, tải trọng nặng, nhẹ và cường độ cao và hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, nhưng cũng để đáp ứng các yêu cầu của sự phát triển công nghiệp hóa xây dựng hiện đại, vì vậy nó ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều tòa nhà dân sự, cầu đường, đường cao tốc, các cấu trúc thủy lực.
Vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo có triển vọng phát triển lớn
Theo báo cáo, thị trường vật liệu tổng hợp nhiệt độ toàn cầu dự kiến sẽ đạt 66,2 tỷ USD vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng gộp hàng năm là 7,8% trong giai đoạn dự báo. Sự gia tăng này có thể được quy cho nhu cầu sản phẩm ngày càng tăng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và ô tô và tăng trưởng theo cấp số nhân trong lĩnh vực xây dựng. Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được sử dụng trong việc xây dựng các tòa nhà dân cư, cơ sở hạ tầng và các cơ sở cấp nước. Các tính chất như sức mạnh tuyệt vời, độ bền và khả năng được tái chế và được nhắc lại làm cho vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo lý tưởng cho các ứng dụng xây dựng.
Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo cũng sẽ được sử dụng để sản xuất bể chứa, cấu trúc nhẹ, khung cửa sổ, cột điện thoại, lan can, đường ống, bảng và cửa. Ngành công nghiệp ô tô là một trong những lĩnh vực ứng dụng chính. Các nhà sản xuất đang tập trung vào việc cải thiện hiệu quả nhiên liệu bằng cách thay thế kim loại và thép bằng vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo nhẹ. Sợi carbon, ví dụ, nặng một phần năm so với thép, vì vậy nó giúp giảm trọng lượng tổng thể của xe. Theo Ủy ban Châu Âu, mục tiêu nắp phát thải carbon cho ô tô sẽ được tăng từ 130 gram mỗi km lên 95 gram mỗi km vào năm 2024, dự kiến sẽ tăng nhu cầu về vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo trong ngành sản xuất ô tô.
Triển vọng của vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo là rất lớn, và các nhà sản xuất trong nước đang đầu tư rất nhiều vào nghiên cứu và phát triển. Chúng tôi hy vọng rằng với những nỗ lực chung của mọi người trong tương lai, công nghệ tổng hợp trong nước có thể ở vị trí hàng đầu quốc tế.
Thời gian đăng: Tháng 4-21-2023