Introducere în compozitele armate cu fibre lungi

Compozitul termoplastic armat cu fibre lungi se referă la o lungime a fibrei mai mare de 10 mm termoplastic ranforsat, fibră ranforsată la fibră de sticlă, fibră de carbon și alte fibre, în principal, cel mai utilizat substrat de rășină este PP (polipropilenă), urmat de PA (poliamidă), altele asemenea ca PPS (sulfură de polifenilen), TPU (poliuretan) și alte rășini, în funcție de tipul de rășină cu un tratament adecvat al suprafeței fibrei, poate obține rezultate mai bune.

Adăugarea de materiale fibroase în rășină poate îmbunătăți considerabil proprietățile generale ale materialului. Materialele compozite din fibre absorb forțele externe în trei moduri: smulgerea fibrei, ruperea fibrei și ruperea rășinii. Odată cu creșterea lungimii fibrei, scoaterea fibrei necesită mai multă energie, ceea ce conduce la îmbunătățirea rezistenței la impact. În materialele compozite, capătul fibrei este adesea punctul de inițiere al creșterii fisurilor, iar numărul de capete lungi de fibre este mic, ceea ce îmbunătățește și rezistența la impact. Amestecuri de fibre lungi se împletesc, se întorc și se îndoaie unul pe altul atunci când se umple matrița, în loc să se alinieze de-a lungul direcției curgerii, precum amestecurile de fibre scurte. Prin urmare, în comparație cu aceleași părți de turnare ale amestecurilor de fibre scurte, produsele turnate în amestec cu fibre lungi au izotropie mai mare, planeitate mai bună și deformare mai mică, astfel încât dimensiunea este mai stabilă. Temperatura de deformare termică a materialelor termoplastice armate cu fibre lungi este, de asemenea, mai mare decât cea a materialelor termoplastice armate cu fibre scurte. Prin urmare, compozitele cu fibre lungi prezintă performanțe mai bune decât compozitele cu fibre scurte și pot îmbunătăți rigiditatea, rezistența la compresiune, rezistența la încovoiere și rezistența la fluaj. Compozitele termoplastice sunt împărțite în armate cu fibre lungi și armate cu fibre scurte.

Metoda este de a tăia materialul preimpregnat obținut prin impregnare prin topire pentru a obține particule de 6-10mm. Lungimea particulei este în concordanță cu lungimea fibrei, iar fibra este distribuită uniform în rășină, astfel încât materialul să aibă rezistență și modul ridicat la impact, deformarea este redusă, rata de contracție este redusă, stabilitatea dimensională este crescută. , iar rezistența la oboseală a produsului este îmbunătățită.

Particulele pot fi încălzite de o mașină de turnat prin injecție și injectate în matriță, apoi încălzite și presurizate în matriță. În funcție de tipul de rășină termoplastică și de forma produsului a materialului compozit, temperatura, presiunea și timpul parametrilor procesului sunt ajustate. Metoda de turnare prin injecție poate pregăti produse cu forme complexe, ceea ce extinde foarte mult domeniul de aplicare.

Cea mai simplă metodă de turnare este de a lua rezultatul preimpregnat termoplastic armat cu fibre, suprapunere multistrat, metoda de suprapunere este două straturi adiacente 0/90 grade , iar apoi în placa de presare pentru presare la cald, pentru a obține foaie sau altă formă simplă . Această metodă este cea mai frecvent utilizată metodă pentru pregătirea foilor și foilor. Pentru a îmbunătăți eficiența de lucru, calandrarea cu role duble și trei role poate fi folosită și pentru turnare.

În plus, foaia preimpregnată este tăiată în funcție de dimensiunea matriței și încălzită în cuptorul de încălzire la o temperatură mai mare decât topirea rășinii. Apoi este trimis în matrița de presare pentru presare rapidă la cald și răcire pentru a obține produsul. Ciclul de formare al acestei metode este scurt. Este potrivit pentru produse cu modificări mari de grosime și densitate, forme complexe, cum ar fi convexe, concave sau radian, precum și pentru produse cu piese metalice încorporate. Această metodă are un consum redus de energie și costuri de producție, dar o eficiență ridicată a producției.

Această metodă este un proces tipic de fabricație care poate produce materiale compozite în mod continuu și economic. Tehnologia de turnare prin pultruziune este un proces de producție automat și continuu pentru materiale compozite cu conținut ridicat de fibre, performanță ridicată și materiale compozite cu costuri reduse. În această metodă, fibra lungă este impregnată cu rășină, apoi trece prin matrița de formare cu o anumită formă de secțiune transversală și o face să se solidifice în matriță, apoi produsul este scos din procesul de formare a matriței. Procesul de turnare prin extrudare are următoarele avantaje: cum ar fi viscozitatea rășinii poate fi ajustată în orice moment, conținutul de fibre poate fi de până la 80 la sută; Control automat al procesului de producție, eficiență ridicată a producției; Rezistența longitudinală și transversală a produsului poate fi ajustată în mod arbitrar pentru a îndeplini cerințele diferitelor proprietăți mecanice ale produsului; Calitatea produsului este stabilă, repetabilitatea este bună, lungimea poate fi tăiată în mod arbitrar; Nu există deșeuri de colț în producție, iar produsul nu are nevoie de post-procesare, astfel încât economisește forța de muncă, materialele și consumul de energie în comparație cu alte procese.

Compozitele termoplastice armate cu fibre lungi ca materiale structurale pot fi utilizate în domenii industriale, civile, militare și în alte domenii, au fost aplicate în industria aerospațială, auto, echipamente electrice, comunicații, echipamente sportive și alte domenii.

„Protecția mediului, economisirea energiei și ușurarea automobilelor” promovează dezvoltarea rapidă a preparatelor compozite termoplastice armate cu fibre lungi, proiectarea componentelor și aplicarea. Compozitele termoplastice lungi armate cu fibră de sticlă pe bază de polipropilenă (PP) au fost utilizate pe scară largă în piesele terminale auto. Datele arată că 80% din cererea de compozite termoplastice armate cu fibre lungi de sticlă provine din industria auto (piese de schimb), care a fost utilizată pe scară largă în mașinile de marcă europeană. Cerințele speciale de înaltă performanță și diversificare a pieselor de automobile fac, de asemenea, ca compozitele termoplastice armate cu fibre lungi să aibă mai multe opțiuni pentru fibre și rășini. Compozitele termoplastice armate cu fibre lungi sunt utilizate în următoarele părți: modulul frontal, panoul de instrumente, modulul ușii, caroserie, placa de jos și alte părți cu formă complexă, inclusiv părțile complexe obținute prin procesul de turnare prin injecție, uși și ferestre, caroserie placa de jos, instrumente și așa mai departe, sau ca materialele laminate, cum ar fi placa de protecție a căruciorului și tavanul camioanelor cu cutie. Și utilizarea materialelor compozite din fibră de carbon în mașinile de ultimă generație sau mașinile sport și mașinile de curse este, de asemenea, în creștere și chiar și aspectul întregului vehicul compozit din fibră de carbon.

Dezvoltarea șinelor de mare viteză în China are mai multe cerințe pentru compozite termoplastice armate cu fibre lungi, iar performanța diferitelor părți este diferită, ceea ce face, de asemenea, compozitele termoplastice armate cu fibre lungi ale căii ferate de mare viteză să prezinte o dezvoltare bogată și colorată.

Fibrele de înaltă performanță, cum ar fi aramidul, cu greutate moleculară ultra-înaltă, cu rezistență ridicată și fibre de polietilenă și fibra de carbon cu modul înalt, sunt turnate în materiale compozite termoplastice, care pot fi utilizate pentru armuri corporale, scuturi, căști și așa mai departe. Compozitele termoplastice de înaltă performanță cu fibre lungi și rășină pot fi utilizate și în tancuri, vehicule blindate și alte blindaje.

Aviația are o cerere specială pentru materiale avansate și de înaltă performanță, iar diferite produse din acest domeniu au cerințe diversificate pentru compozitele termoplastice armate cu fibre lungi, dintre care compozitele din fibră de carbon sunt cele mai proeminente. Compozitele din fibre sunt utilizate pe scară largă în rachete, rachete și avioane de mare viteză pentru proprietățile lor fizice și chimice unice și excelente. De exemplu, utilizarea materialelor compozite din fibră de carbon și plastic realizate în avioane, sateliți, rachete și alte vehicule spațiale, nu numai tracțiune mare, zgomot redus; Și datorită ușoarei lor, deci un consum mai mic de energie, poate economisi mult combustibil.

Utilizarea materialului compozit termoplastic armat cu fibre lungi în domeniul materialelor de construcție de calitate superioară se bazează în principal pe o placă, în principal cu PP armat cu fibră de sticlă, ușor, rezistență specifică ridicată, modul specific, rezistență la coroziune, rezistență bună la apă, ușor de utilizat. utilizare, cost redus, poate fi tăiat în funcție de nevoie, poate fi instalat cu șuruburi, nituri, poate fi, de asemenea, sudare prin topire la cald și alte avantaje, poate fi folosit ca placă de perete, placă de căptușeală de perete și șablon de construcție. Compozitele termoplastice lungi și continue armate cu fibre pot fi, de asemenea, utilizate pentru a face țevi din plastic de înaltă calitate.