Diferența esențială între matricea de rășină și mecanismul de întărire
Fibra de carbon termoset
Rășinile utilizate în mod obișnuit pentru fibrele de carbon termozetare, cum ar fi epoxidic, poliester sau rășini fenolice, pot fi considerate ca coacerea unui tort .initial, rășina există sub formă lichidă, ceea ce face ușor impregnarea în țesutul din fibră de carbon. În timpul procesului de întărire (declanșat de căldură sau un catalizator chimic), acesta suferă o transformare chimică ireversibilă numită legătură -. Acest proces formează legături covalente durabile, permanente, între lanțurile polimerice, creând o structură dimensională rigidă, trei -. Odată vindecat, un termoset nu poate fi topit sau remodelat; Rămâne permanent setat, motiv pentru care poartă acest nume.
Fibra de carbon termoplastic
Rășinile utilizate în mod obișnuit pentru fibrele de carbon termoplastic sunt polieteretonă, polieterimidă sau poliamidă. Rășinile termoplastice se comportă ca ciocolată. Când se încălzesc deasupra punctului lor de topire, se înmoaie într -un lichid vâscos care poate fi modelat după dorință. Odată răcite, acestea se întăresc și păstrează această formă. Această schimbare este pur fizică și complet reversibilă, permițându -le să fie topite în mod repetat și rezolvate cu o mică pierdere a integrității chimice. Această reversibilitate inerentă este un avantaj esențial al multor utilizări moderne ale compozitelor termoplastice din fibră de carbon.
Proprietățile mecanice și de mediu ale compozitelor termoset și termoplastice din fibră de carbon
În mod tradițional, compozitele termoset, în special cele realizate cu rășini epoxidice, au fost referința pentru aplicații de rezistență ridicate -. Structura lor moleculară legată rigid oferă o rigiditate excepțională și o rezistență excelentă la fluaj (deformare treptată sub stres prelungit), ceea ce le face ideale pentru structurile aeronavelor primare și piese auto ridicate - performanță. De asemenea, tind să mențină proprietăți mecanice excelente și stabilitate la temperaturi ridicate. De exemplu, producătorul de top Toray oferă prepreguri termoset pentru structurile de aeronave primare, care și -au dovedit fiabilitatea de peste 25 de ani.
Cu toate acestea, Termoplastica performantă - {performanță închid rapid decalajul de performanță. De exemplu, fibra de carbon - peek armat (cf - peek) prezintă proprietăți mecanice remarcabile care rivalizează sau chiar le depășesc pe cele ale multor compozite termoset. Într -un studiu, CF - PEEK a demonstrat o rezistență la tracțiune de 425 MPa, în timp ce un compozit epoxidic CF - a avut o rezistență la tracțiune de 311 MPa. Deși un alt studiu a raportat un modul elastic mai mic pentru un compozit CF/PEEK specific în comparație cu compozitul CF/epoxid, versiunea PEEK a prezentat o rezistență a firului de 2,15 ori mai mare, demonstrând performanțe superioare în aplicațiile de bolting.
Comparația rezistenței la impact și a durității
Fibra de carbon termoplastică prezintă o rezistență de impact semnificativ mai mare, deoarece lanțurile sale de polimeri se pot mișca și absorbi energia, contribuind la prevenirea propagarea fisurilor catastrofale. În schimb, structura rigid legată de materialele plastice termoset tinde să le facă mai fragile. Această duritate superioară face ca compozitele termoplastice să fie deosebit de valoroase pentru piesele care sunt supuse impactului, cum ar fi pielea de fuselaj, marginile cu aripi și structurile de accidente auto. Studiile au arătat că, în testele de impact de viteză ridicate -, compozitele termoplastice depășesc compozitele termoset, cum ar fi rășinile epoxidice CF -, prezentând o rezistență la impact mai mare și susținând mai puține daune. Această durabilitate sporită este forța motrice a utilizării fibrei de carbon termoplastic în următorul - generare aerospațială și aplicații de apărare.
Rezistență chimică și de mediu
Ambele materiale oferă o rezistență excelentă la factorii de mediu, un avantaj esențial față de metalele corodate. Odată vindecați, termosetele sunt cunoscute pentru rezistența lor excelentă la substanțe chimice și solvenți. Termoplastica prezintă, de asemenea, o rezistență chimică ridicată, polimeri precum PEEK și PPS prezintă o inerție remarcabilă la o gamă largă de substanțe chimice. Această stabilitate chimică contribuie în continuare la durabilitatea lungă - a componentelor făcute din compozite termoset avansate și termoplastice din fibră de carbon.
Impactul fabricației asupra materialelor termoset și termoplastice din fibră de carbon
Materiale tradiționale de termozetare
În mod tradițional, fabricarea componentelor din fibra de carbon termoset pentru aplicațiile aerospațiale a fost un proces precis și de timp -. De obicei, necesită plasarea manuală sau automată a foilor prepreg într -o matriță, urmată de cicluri de întărire extinse într -un autoclav (un cuptor mare, sub presiune). Aceste etape de întărire pot dura câteva ore pentru a traversa complet - conectarea rășinii. Tehnicile comune de fabricație includ amenajarea mâinilor, modelarea compresiei și modelarea transferului de rășină. În timp ce aceste procese pot produce o calitate ridicată -, părți fiabile, ele sunt lente și energetice - intensive, creând blocaje de producție. Această limitare prezintă o provocare semnificativă, deoarece producătorii de aeronave se străduiesc să crească producția până la maximele istorice.
High - Fabricare compozită termoplastică performantă
Fabricarea de compozite termoplastice de performanță ridicate - reprezintă o schimbare majoră a eficienței producției. Deoarece procesul implică topirea fizică și solidificarea, timpii de ciclu sunt reduse semnificativ de la ore la minute. Aceasta permite adoptarea metodelor de fabricație automate -, metode de fabricație automate comune în industria plasticii, inclusiv termoformarea, ștampilarea, plasarea automată a fibrelor (AFP) și în consolidarea situ -. În - Situ Consolidare - încălzire, plasare și consolidare într -o singură etapă - elimină nevoia de post - întărirea într -un autoclave, simplificând în mod semnificativ producția. Capacitatea de a fabrica rapid, continuu și automat este un factor cheie care determină interesul atât pentru compozitele termoset, cât și în cele din fibră de carbon termoplastică. Cu toate acestea, fabricarea compozitelor termoplastice de performanță {- necesită temperaturi de procesare mai mari, de obicei în jur de 400 de grade, în comparație cu temperaturile tipice de procesare de 200 de grade sau mai mici pentru multe rășini epoxidice, necesitând utilizarea echipamentelor specializate.
Termosetul și compozitele termoplastice din fibră de carbon au un impact asupra altor industrii
Articole sportive
De la rachete de tenis până la rame pentru biciclete, proprietățile ușoare și rigide ale termosetelor au fost mult timp un element principal.
Marin
Utilizat în coca de navă și suprastructuri. Energie: în lamele turbinei eoliene și rezervoarele de gaze naturale comprimate.
Medical
Pentru implanturi și protetice, biocompatibilitatea și puterea materialelor precum Peek sunt de neprețuit.
Concluzie
Materialul potrivit pentru fiecare sarcină din această comparație continuă a compozitelor termoset și termoplastice din fibră de carbon, nu există un singur material „mai bun”. Cea mai bună alegere depinde în totalitate de cerințele specifice ale aplicației. Compozitele termoset rămân casele de lucru dovedite pentru aplicații care necesită cea mai mare rezistență, rigiditate și performanță ridicată - și unde sunt acceptabile timpii lungi de producție. Moștenirea lor în industria aerospațială este un testament al fiabilității și performanței lor. Compozitele termoplastice, pe de altă parte, reprezintă viitorul volumului ridicat -, producția compozită durabilă. Avantajele lor cheie - duritate, cicluri de procesare rapidă și reciclabilitate - le fac materialul ales pentru următoarea generație de aeronave, automobile și produse de consum.
Contactaţi-ne
Dacă doriți să aflați mai multe despre produsele din fibră de carbon, vă rugăm să ne contactați. Suntem o companie specializată în producția de produse din fibră de carbon - Dongguan Juli Composite Technology Co., Ltd . - înființată în 2011. Avem mai mult de zece ani de experiență în industrie și ne -am stabilit propriul brand. Contactați -ne prin sales18@julitech.cn sau WhatsApp +86 18822947075. fibra noastră de carbon este 100% autentică și a fost certificată de mulți clienți. Sunteți bineveniți să vizitați fabrica noastră.
