热塑性复合材料中的加固材料

什么是热塑性复合材料?

近年来,基于热塑性树脂的纤维增强热塑性复合材料的开发很快,这种高性能复合材料的研究和开发始于世界。热塑性复合材料是指热塑性聚合物(例如聚乙烯(PE),聚酰胺(PA),聚苯基硫化物(PPS),聚醚酰亚胺(PEI),聚醚酮(PEKK)(PEKK)和聚醚乙醚(PEEK)作为玻璃纤维纤维纤维(例如均匀的纤维纤维)(例如均匀的纤维纤维)(例如均匀的含纤维纤维纤维纤维,例如)等)作为加固材料。

图片1

基于热塑料脂质的复合材料主要包括长纤维增强颗粒(LFT)连续纤维增强的预处理MT和玻璃纤维增​​强的热塑性复合材料(CMT)。根据不同的使用要求,树脂矩阵包括PPE-PAPRT,PELPCPES,PEEKPI,PA和其他热塑性工程塑料,并且尺寸包括所有可能的纤维品种,例如玻璃干粘粘芳基芳基纤维和硼纤维。随着热塑性树脂基质复合材料技术的发展及其可回收性,这种复合材料的发展速度更快。热量超过的占欧美发达国家树基质复合材料总量的30%以上。

 

热塑性矩阵

热塑性矩阵是一种热塑性材料,它具有良好的机械性能和耐热性,可用于制造各种工业用品。热塑性基质的特征是高强度,高耐热性和良好的耐腐蚀性。

目前,应用于航空场的热塑性树脂主要是耐高温和高性能树脂基质,包括PEEK,PPS和PEI。其中,由于其加工温度较低和加工成本,因此比半晶PPS和高成型温度窥视的无定形PEI在飞机结构中更广泛地使用。

图片2

热塑性树脂具有更好的机械性能和化学腐蚀性,更高的使用温度,高的特异性和硬度,出色的断裂韧性和损伤耐受性,出色的疲劳性耐药性,可将其模制成复杂的几何形状和结构,可调节的热电导率,可回收性,可回收性,良好的稳定性,在苛刻的环境中稳定,可重复的塑造,焊接和维修特性。

由热塑性树脂和加固材料组成的复合材料具有耐用性,高韧性,高冲击力和损伤耐受性。纤维预处理不再需要在低温,无限的预处理存储期间存储;较短的形成周期,焊接,高生产效率,易于维修;废物可以回收;产品设计自由度很大,可以使形状复杂,形成适应性和许多其他优势。

 

加强材料

热塑性复合材料的特性不仅取决于树脂和增强纤维的性质,而且与纤维增强模式密切相关。热塑性复合材料的纤维增强模式包括三种基本形式:短纤维增强,长纤维增强和连续的纤维增强。

通常,钉书钉纤维长度为0.2至0.6mm,并且由于大多数纤维的直径小于70μm,因此钉纤维看起来更像粉末。短纤维增强热塑性塑料通常是通过将纤维混合到熔融热塑性塑料中来制造的。矩阵中的纤维长度和随机方向使得获得良好的润湿相对容易。与长纤维和连续纤维增强材料相比,短纤维复合材料最容易生产,机械性能的改善最小。主食纤维复合材料倾向于成型或挤出以形成最终组件,因为主纤维对流动性的影响较小。

长纤维增强复合材料的纤维长度通常约为20mm,通常是通过连续纤维浸入树脂并切成一定长度来制备的。所使用的常见过程是裁缝过程,该过程是通过通过特殊的成型模具绘制纤维和热塑性树脂的连续摇摆混合物而产生的。目前,长纤维增强的PEEK热塑性复合材料的结构特性可以达到200mpa以上,并且通过FDM打印可以达到超过20GPA的模量,并且通过注入成型将更好。

连续纤维增强复合材料中的纤维“连续”,长度从几米到几千米。连续纤维复合材料通常提供层压板,预训练或编织织物等,该织物是通过用所需的热塑性矩阵浸渍连续纤维而形成的。

 

纤维增强复合材料的特征是什么

纤维增强复合材料由钢筋材料,例如玻璃纤维,碳纤维,芳香纤维和基质材料制成,通过绕组,成型或纯化成型工艺。根据不同的增强材料,可以将共同的纤维增强复合材料分为玻璃纤维增​​强复合材料(GFRP),碳纤维增强复合材料(CFRP)和Aramid纤维增强复合材料(AFRP)。

图片3

 

纤维增强复合材料具有以下特征:

(1)高特异性强度和大型模量;

(2)材料特性是可设计的;

(3)良好的耐腐蚀性和耐用性;

(4)热膨胀系数与混凝土相似。

这些特征使FRP材料可以满足现代结构发展到巨大的跨度,高大,重量,轻度和高强度以及在恶劣条件下工作的需求,还可以满足现代建筑工业化发展的需求,因此它越来越广泛地用于各种民用建筑,桥梁,桥梁,高速公路,高速公路,海洋,水力结构和地下结构和地下结构和其他领域和其他领域。

 

热塑性复合材料具有良好的开发前景

根据该报告,预计到2030年,全球热塑性复合材料市场预计将达到662亿美元,在预测期内复合年增长率为7.8%。这种增加可以归因于航空航天和汽车部门的产品需求不断增长,以及建筑业的指数增长。热塑性复合材料用于建造住宅建筑,基础设施和供水设施。诸如优质强度,韧性以及回收和重新恢复的能力等特性使热塑性复合材料非常适合建筑应用。

图片4 

热塑性复合材料还将用于生产储罐,轻质结构,窗框,电话杆,栏杆,管道,面板和门。汽车行业是关键应用领域之一。制造商专注于通过用轻质热塑性复合材料代替金属和钢来提高燃油效率。例如,碳纤维的重量与钢的重量高五分之五,因此有助于减轻车辆的整体重量。据欧洲委员会称,到2024年,汽车的碳排放帽目标将从每公里的130克增加到每公里的95克,预计这将增加对汽车制造业中热塑性复合材料的需求。

热塑性复合材料的前景很大,国内制造商在研发上投资了大量投资。我们希望,随着未来每个人的共同努力,国内复合技术可以处于国际领先地位。


发布时间:4月21日至2023年