Sissejuhatus pikkade kiududega tugevdatud komposiitmaterjalidesse

Pikkade kiududega tugevdatud termoplastne komposiit viitab kiu pikkusele, mis on suurem kui 10 mm tugevdatud termoplast, tugevdatud kiud kuni klaaskiud, süsinikkiud ja muud kiud, enimkasutatud vaigulubstraat on PP (polüpropüleen), millele järgneb PA (polüamiid). PPS (polüfenüleensulfiid), TPU (polüuretaan) ja muud vaigud, vastavalt vaigu tüübile sobiva kiu pinnatöötlusega võib saavutada paremaid tulemusi.

Kiudmaterjalide lisamine vaigule võib oluliselt parandada materjali üldisi omadusi. Kiudkomposiitmaterjalid neelavad välisjõude kolmel viisil: kiudude väljatõmbamine, kiudude purustamine ja vaigu purustamine. Kiu pikkuse suurenemisega vajab kiu väljatõmbamine rohkem energiat, mis soodustab löögitugevuse paranemist. Komposiitmaterjalides on kiu ots sageli pragude kasvu alguspunkt ja pikkade kiuotste arv on väike, mis parandab ka löögitugevust. Pikad kiusegud põimuvad, pööravad ja painutavad üksteist vormi täitmisel, selle asemel, et joonduda voolusuunas nagu lühikesed kiusegud. Seetõttu on pikkade kiududega segatud vormitud toodetel lühikeste kiusegude samade vormimisosadega võrreldes suurem isotroopsus, parem tasasus ja väiksem kõverus, nii et suurus on stabiilsem. Pikakiuga armeeritud termoplastide termilise deformatsiooni temperatuur on samuti kõrgem kui lühikeste kiududega armeeritud termoplastide oma. Seetõttu on pikakiuliste komposiitide jõudlus parem kui lühikese kiuga komposiitidel ning need võivad parandada jäikust, survetugevust, paindetugevust ja roomamiskindlust. Termoplastsed komposiidid jagunevad pikakiuga tugevdatud ja lühikiuga tugevdatud materjaliks.

Meetod seisneb sulatusimmutamise teel saadud prepregmaterjali lõikamises, et saada 6-10mm osakesed. Osakese pikkus on kooskõlas kiu pikkusega ja kiud on vaigus ühtlaselt jaotunud, nii et materjalil on kõrge löögitugevus ja moodul, väheneb kõverus, väheneb kokkutõmbumiskiirus, suureneb mõõtmete stabiilsus. ja toote väsimuskindlus paraneb.

Osakesi saab kuumutada survevalumasinaga ja süstida vormi ning seejärel kuumutada ja survestada vormis. Vastavalt termoplastilise vaigu tüübile ja komposiitmaterjali tootekujule reguleeritakse protsessi parameetrite temperatuuri, rõhku ja aega. Survevalu meetod võimaldab valmistada keeruka kujuga tooteid, mis laiendab oluliselt kasutusvaldkonda.

Lihtsaim vormimismeetod on saadud kiududega tugevdatud termoplastne prepreg, mitmekihiline superpositsioon, superpositsiooni meetod on kaks kõrvuti asetsevat kihti 0/90 kraadi ja seejärel kuumpressimiseks pressplaadis, et saada leht või muu lihtne kuju. . See meetod on kõige sagedamini kasutatav meetod lehtede ja lehtede ettevalmistamiseks. Tööefektiivsuse parandamiseks saab vormimiseks kasutada ka topeltrulli ja kolme rulli kalandreerimist.

Lisaks lõigatakse prepreg-leht vastavalt vormi suurusele ja kuumutatakse kuumutusahjus vaigu sulamistemperatuurist kõrgema temperatuurini. Seejärel saadetakse see toote saamiseks kiireks kuumpressimiseks ja jahutamiseks pressvormi. Selle meetodi vormimistsükkel on lühike. See sobib suurte paksuse ja tiheduse muutustega toodetele, keeruka kujuga, nagu kumer, nõgus või radiaan, ning ka sisseehitatud metallosadega toodetele. Sellel meetodil on madal energiatarve ja tootmiskulud, kuid kõrge tootmise efektiivsus.

See meetod on tüüpiline tootmisprotsess, mis võimaldab pidevalt ja säästlikult toota komposiitmaterjale. Pultrusioonvormimistehnoloogia on pidev, automaatne tootmisprotsess suure kiusisaldusega, suure jõudlusega ja odavate komposiitmaterjalide jaoks. Selle meetodi puhul immutatakse pikk kiud vaiguga, seejärel läbib teatud ristlõikega vormimisvormi ja tahkub see vormis ning seejärel tõmmatakse toode vormivormimisprotsessist välja. Ekstrusioonvormimisprotsessil on järgmised eelised: näiteks vaigu viskoossust saab igal ajal reguleerida, kiusisaldus võib olla kuni 80 protsenti; Tootmisprotsessi automaatne juhtimine, kõrge tootmise efektiivsus; Toote piki- ja põikisuunalist tugevust saab suvaliselt reguleerida, et see vastaks toote erinevate mehaaniliste omaduste nõuetele; Toote kvaliteet on stabiilne, korratavus on hea, pikkust saab suvaliselt ära lõigata; Tootmises ei teki nurgajäätmeid ning toode ei vaja järeltöötlust, seega säästab see tööjõudu, materjale ja energiakulu võrreldes teiste protsessidega.

Pikakiuga tugevdatud termoplastseid komposiite konstruktsioonimaterjalidena saab kasutada tööstuses, tsiviil-, sõjalistes ja muudes valdkondades, neid on kasutatud kosmose-, auto-, elektriseadmete, side, spordivarustuse ja muudes valdkondades.

"Keskkonnakaitse, energiasääst ja autode kergekaalulisus" soodustavad pikkade kiududega tugevdatud termoplastsete komposiitide valmistamise, komponentide disaini ja rakenduste kiiret arengut. Polüpropüleenil (PP) põhinevaid pikki klaaskiuga tugevdatud termoplastseid komposiite on laialdaselt kasutatud autode terminaliosades. Andmed näitavad, et 80 protsenti nõudlusest pikkade klaaskiuga tugevdatud termoplastsete komposiitide järele pärineb autotööstusest (varuosad), mida on laialdaselt kasutatud Euroopa marki autodes. Suure jõudluse ja autoosade mitmekesistamise erinõuded muudavad ka pikkade kiududega tugevdatud termoplastsetel komposiitidel rohkem valikuvõimalusi kiudude ja vaigude jaoks. Pikka kiududega tugevdatud termoplastseid komposiite kasutatakse järgmistes osades: esiosa moodul, armatuurlaud, uksemoodul, kere, põhjaplaat ja muud keeruka kujuga osad, sealhulgas survevaluprotsessiga saadud keerukad osad, uksed ja aknad, korpus alumine plaat, instrumendid ja nii edasi või laminaatmaterjalina, näiteks kastiautode vankri kaitseplaat ja lagi. Ja süsinikkiust komposiitmaterjalide kasutamine tipptasemel autodes või sportautodes ja võidusõiduautodes kasvab samuti ning isegi kogu süsinikkiust komposiitsõiduki välimus.

Hiina kiirraudtee arendamisel on rohkem nõudmisi pikkade kiududega tugevdatud termoplastiliste komposiitide järele ja erinevate osade jõudlus on erinev, mis muudab ka kiirraudtee pika kiuga tugevdatud termoplastsete komposiitide rikkaliku ja värvika arengu.

Suure jõudlusega kiud, nagu aramiid, ülikõrge molekulmass, kõrge tugevus ja kõrge mooduliga polüetüleenkiud ja süsinikkiud, on vormitud termoplastilisteks komposiitmaterjalideks, mida saab kasutada soomusvestide, kilpide, kiivrite jms jaoks. Suure jõudlusega pikkade kiudude ja vaiguga tugevdatud termoplastseid komposiite saab kasutada ka tankides, soomukites ja muudes soomustes.

Lennundusel on eriline nõudlus täiustatud ja suure jõudlusega materjalide järele ning selle valdkonna erinevatel toodetel on mitmekesised nõuded pikakiuga tugevdatud termoplastsetele komposiitidele, millest kõige olulisemad on süsinikkiust komposiidid. Kiudkomposiite kasutatakse laialdaselt rakettides, rakettides ja kiirlennukites nende ainulaadsete ja suurepäraste füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu. Näiteks õhusõidukites, satelliitides, rakettides ja muudes kosmosesõidukites valmistatud süsinikkiust ja plastist komposiitmaterjalide kasutamine, mitte ainult suur tõukejõud, madal müratase; Ja tänu nende kergele kaalule, seega väiksemale energiatarbimisele, säästavad nad palju kütust.

Pikkade kiududega tugevdatud termoplastse komposiitmaterjali kasutamine kõrgekvaliteediliste ehitusmaterjalide valdkonnas põhineb peamiselt plaadil, peamiselt klaaskiuga tugevdatud PP-ga, kerge, kõrge eritugevusega, erimooduliga, korrosioonikindlusega, hea veekindlusega, kergesti paigaldatav. kasutamine, odav, saab lõigata vastavalt vajadusele, saab paigaldada kruvide, neetidega, võib olla ka kuumsulamkeevitus ja muud eelised, Seda saab kasutada seinaplaadina, seinavoodrilauana ja ehitusmallina. Kvaliteetsete plasttorude valmistamiseks saab kasutada ka pidevaid pikki kiududega tugevdatud termoplastikomposiite.