Polimer CF PP de rezistență ridicată

Polimer PP din fibră de carbon CF de rezistență ridicată

Materialul LCF PP reprezintă polipropilenă armată cu fibră de carbon lungă.

LCF PP (Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene) este o ramură importantă în domeniul compozitelor termoplastice de înaltă performanță (LFRT - Long Fiber Reinforced Thermoplastics). Este un material compozit realizat din rășină de polipropilenă (PP), cu fibre de carbon continue (Fibră de carbon, CF) cu o lungime mai mare de 5 milimetri servind drept cadru de armare. Este produs prin procese specifice, cum ar fi impregnarea prin pultruziune. Apariția acestui material nu implică doar amestecarea celor două materiale; mai degrabă, prin tehnologia „fibră lungă”, performanța sa a fost îmbunătățită semnificativ, făcându-l o alegere ideală pentru aplicații structurale ușoare și de înaltă-rezistență. De asemenea, joacă un rol crucial în procesul de „înlocuire a oțelului cu plastic”.

Nucleul LCF PP: Armarea cu fibre lungi

Diferențele semnificative de performanță dintre compozitul LCF PP și PP armat cu fibre scurte tradiționale (SCF) provin din microstructura sa unică.
Fibre scurte (SCF):Lungimea fibrei este de obicei mai mică de 1 milimetru și este dispersată în matrice în timpul turnării prin injecție, servind în principal drept umplutură și oferind un efect ușor de armare, dar incapabil să formeze o rețea eficientă de transfer al tensiunii.
Fibre lungi (LCF):Lungimea fibrei este în concordanță cu lungimea finală a particulei (cum ar fi 12 mm sau 25 mm). În timpul turnării prin injecție, aceste fibre lungi se vor întrepătrunde și se vor suprapune unele cu altele, creând o „rețea scheletică de fibre” tri-dimensională, continuă în cadrul componentului.

Atunci când componentele sunt supuse la impacturi de forță externă sau la sarcini, această rețea scheletică poate transfera și distribui eficient stresul, prevenind concentrarea stresului într-un singur punct și provocând cedarea materialului. Rășina matrice (PP) este responsabilă pentru încapsularea fibrelor, modelarea acestora și asigurarea protecției chimice.

Avantajele cheie de performanță ale materialului LCF PP

Introducerea fibrelor lungi de carbon a îmbunătățit fundamental deficiențele de performanță ale matricei PP, permițându-i să posede caracteristici comparabile cu cele ale materialelor plastice de inginerie și chiar ale metalelor.

1. Proprietăți mecanice remarcabile

Rezistență specifică ridicată și modul specific ridicat: Acesta este cel mai semnificativ avantaj al LCF PP. Fibrele de carbon în sine au rezistență și modul extrem de ridicate, depășind cu mult pe cele ale fibrelor de sticlă. Comparativ cu metalele, LCF PP are o densitate extrem de scăzută, permițând reducerea semnificativă a greutății componentelor, menținând în același timp aceeași rigiditate sau rezistență.
Rezistență excelentă la impact: atunci când este supusă la impacturi cu viteză mare-, rețeaua lungă de fibre absoarbe energie prin mecanismul fibrelor. Aceasta înseamnă că fibrele se vor desprinde de matrice înainte de rupere, iar acest proces consumă o cantitate mare de energie de impact, ceea ce face ca materialul să prezinte o duritate extrem de ridicată, mai ales în medii cu temperatură joasă-în care PP standard are performanțe slabe.
Rezistență remarcabilă la fluaj: Fluaj se referă la deformarea plastică lentă a materialelor sub stres continuu (în special la temperaturi ridicate). Cadrul din fibre din interiorul LCF PP poate rezista eficient la deformare la astfel de sarcini pe termen lung-, făcându-l potrivit pentru componentele structurale care necesită menținerea preciziei dimensionale pe o perioadă lungă, cum ar fi suporturile și cadrele.

2. Performanță termică optimizată

Temperatura ridicată de distorsiune termică (HDT): HDT-ul LCF PP este semnificativ mai mare decât cel al PP nemodificat și LGF PP. Acest lucru indică faptul că își poate menține rigiditatea structurală la temperaturi mai ridicate (cum ar fi în compartimentul motor al unui vehicul), extinzând astfel domeniul de aplicare.
Coeficientul de dilatare termică liniară extrem de scăzut (CLTE): Aceasta este o caracteristică inginerească cheie a LCF PP. CLTE-ul său este foarte scăzut și este apropiat de cel al metalelor.
Stabilitate dimensională: În cazul schimbărilor extreme de temperatură (cum ar fi ciclurile reci și calde), deformarea prin deformare a componentelor este minimă, asigurând precizia asamblarii.

3. Păstrați avantajele inerente ale matricei PP

Rezistență chimică remarcabilă: LCF PP moștenește rezistența excelentă a matricei PP la diferite substanțe chimice, acizi, baze, săruri și fluide auto obișnuite.
Absorbție scăzută de apă: PP este un material ne-polar cu o absorbție de apă extrem de scăzută. Acest lucru face ca componentele LCF PP să prezinte proprietăți mecanice și stabilitate dimensională semnificativ mai bune în medii umede, comparativ cu materialele compozite pe bază de nailon (PA)-.

CF PP: Câmpuri tipice de aplicare

Peletul din plastic LCF PP, cu proprietățile sale ușoare, de înaltă{0}}rezistență și conductivitate, înlocuiește rapid metalele și alte materiale plastice inginerești în multiple domenii de producție-de ultimă generație:

Industria auto:
Componente structurale: cadru tablou de bord (IP), suport pentru modulul frontal (FEM), tavă și placă de protecție pentru baterie (în special pachetul de baterii EV), cadru scaunului, hayonul mașinii (portă de ridicare) panou interior, ansamblu pedală.
Înconjurătoarea motorului: palele și cadru ventilatorului (inelul ventilatorului), capacul capotei motorului.
Componente funcționale: Componente conductoare ale sistemului de combustibil, carcasă ECU (Electronic Control Unit) care necesită ecranare EMI.
Industrie si utilaje:
Manipularea fluidelor: Folosit ca alternativă la oțel inoxidabil sau fontă pentru fabricarea corpurilor de pompe, rotoarelor, supapelor etc. ale pompelor chimice (profitând de rezistența și rezistența chimică).
Automatizare/Robotică: Componente brațe mecanice, angrenaje ușoare (profitând de greutatea redusă și rigiditatea ridicată).

Exerciții și petrecere a timpului liber:Produse precum cadre de drone, componente de bicicletă și lame de caiac au cerințe extrem de stricte pentru greutate și rigiditate.

 

Electronice și bunuri de larg consum:
Carcase electronice: Carcase sau suporturi interne pentru servere și echipamente de comunicații.
Unelte-de gamă superioară: carcase ușoare și-de înaltă rezistență pentru unelte electrice-profesionale.

LCF PP (Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene) este un material compozit de înaltă performanță. Prin tehnologia rețelei cu schelet de fibre lungi, combină cu succes costul scăzut și rezistența chimică a matricei PP cu greutatea extremă ușoară, rigiditatea ridicată, rezistența ridicată și conductivitatea fibrelor de carbon. Nu este doar o versiune îmbunătățită a peletei de plastic LGF PP, ci și o soluție ideală pentru multe aplicații care necesită conductivitate, ecranare sau greutate extremă ușoară, înlocuind metalele turnate sub presiune. Înțelegerea importanței menținerii lungimii fibrei în timpul procesării este cheia pentru a-și realiza pe deplin potențialul.

Contactați-ne pentru o cotație