Полимеры являются одними из наиболее часто используемых и известных материалов 21 века. Однако чистых полимеров недостаточно для использования в отраслях, требующих высокой прочности и превосходной термостойкости. В результате термопластичные композиты являются предпочтительными материалами, и создание этих новых материалов потребует преодоления таких препятствий, как высокое энергопотребление, высокая стоимость материалов, надежность и возможность вторичной переработки.

Углеродное волокно (CF) привлекло внимание исследователей благодаря своим превосходным характеристикам, таким как легкий вес, устойчивость к высоким температурам, низкая плотность, высокий модуль упругости и хорошая химическая стойкость. CF также является уникальным материалом с высоким соотношением прочности и веса, низкой токсичностью, возможностью вторичной переработки, некоррозионным и хорошей износостойкостью. В целом CF обладает значительными электрическими, физическими, механическими и термическими свойствами.

термопластичный композиционный материал относится к термопластичному полимеру(например, полиэтилен (PE), полиамид (PA), полифениленсульфид (PPS), полиэфиримид (PEI) и полиэфирэфиркетон (PEEK) в качестве матрицы, с различными непрерывными/прерывистыми волокнами (такими как углеродное волокно, стекловолокно) и др.) в качестве армирования композиционного материала.

Термопластичные композиты, армированные углеродным волокном (CFRTP), обладают превосходными термическими, механическими и электрическими свойствами, что делает их широко используемыми в строительстве, морской, автомобильной промышленности, производстве спортивных товаров и авиации.

Углеродное волокно – перспективный материал для армирования полимерной матрицы. Существует несколько типов УВ-материалов в зависимости от их предшественников/сырья, свойств и температур обработки на стадии термообработки. CF также можно классифицировать по прерывистым и непрерывным волокнам (ориентации волокон внутри матрицы) или их длине. В результате многие производители выпускают разные типы ЦВ.

Например, композиты на основе прерывистых волокон используются в больших объемах, где свойства должны быть почти изотропными. С другой стороны, композиты на основе непрерывного волокна широко используются в небольших объемах, где требуются более высокие механические свойства в одном или обоих направлениях, например, опорные балки, ударные пластины и защитная оболочка.

Композиты из углеродного волокна на основе термопластической смолы подвергаются кристаллизации и стеклованию во время обработки, тогда как композиты из углеродного волокна на основе термореактивной смолы имеют реакции сшивания и отверждения. С точки зрения сложности процесса, термопластичный композит из углеродного волокна труднее проникнуть в процесс подготовки, чем термореактивный композит из углеродного волокна, но в то же время преимущества также очевидны: он имеет короткий цикл формования, хорошую ударопрочность. стойкость, свариваемость, возможность вторичного формования и высокая свобода структурного проектирования.

Различные детали, изготовленные из термопластичных композитных материалов, армированных углеродным волокном, обладают преимуществами низкой плотности, высокой прочности, относительно высокой ударной вязкости, переработки и повторного использования, а также имеют широкий спектр перспектив применения в аэрокосмической, военной, высокотехнологичной технике, медицине и других областях. .

Пять основных термопластичных композитов, армированных углеродным волокном

1. PPS, армированный углеродным волокном
PPS представляет собой полукристаллическую термопластическую смолу с превосходными механическими свойствами, стойкостью к химической эрозии, огнестойкостью и т. д. Метод армирования углеродным волокном также оказывает весьма очевидное влияние на характеристики PPS. В диапазоне ниже 50%, чем больше объемная доля углеродного волокна в термопластичном композиционном материале, тем выше механические свойства композиционного материала.

(ПА+ЖКФ)

4. Композитный материал из полиэфирэфиркетона (PEEK), армированный углеродным волокном
Композит PEEK, армированный углеродным волокном, представляет собой разновидность композиционного материала со специальным инженерным пластиком полиэфирэфиркетон (PEEK) в качестве смоляной матрицы с непрерывной фазой и углеродным волокном (CF) в качестве армирования дисперсной фазы. В настоящее время термопластичные композиты, армированные непрерывным углеродным волокном, в основном используются в аэрокосмической, спутниковой, военной и других областях.

5. Композиционный материал CF/PEI
PEI — это своего рода аморфный полимер с высокими эксплуатационными характеристиками, обладающий превосходными механическими свойствами, электроизоляцией, радиационной стойкостью, устойчивостью к высоким и низким температурам и износостойкостью. Композиты CF/PEI с разной ориентацией CF имеют разные фрикционные свойства, модуль упругости, ударную вязкость и деформацию. Благодаря процессу модификации интерфейс между матрицей CF и PEI может быть улучшен, так что количество волокон, выдергиваемых при разрыве материала, значительно уменьшается, а предел прочности, предел текучести, модуль упругости и коэффициент упругости CF/PEI композитные усовершенствованы.



В настоящее время термопластичные композиты демонстрируют замечательную зрелость и новаторство в техническом состоянии. Эти материалы широко используются в нескольких отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам, таким как легкий вес, высокая прочность, возможность вторичной переработки и гибкость обработки. Зарубежные страны начали масштабно его использовать. Поставщики материалов, представленные TenCate, Victrex и т. д., поставщики оборудования для автоматизации, представленные Automated Dynamics, и производственные исследовательские подразделения, представленные KVE, TPRC, FOKKER и т. д. Предприятия по производству авиационных приложений, представленные Airbus и Boeing, систематически развивались, и их технологии становились все более совершенными. идеальный. В то же время текущая тенденция показывает, что термопластичные композиты развиваются в направлении повышения производительности, снижения стоимости и большей защиты окружающей среды. Эти материалы играют все более важную роль, особенно в аэрокосмической, автомобильной, строительной и электронной промышленности.