Introducción a las propiedades de los compuestos reforzados con fibras largas
El compuesto termoplástico reforzado con fibra larga se refiere a una longitud de fibra superior a 10 mm termoplástico reforzado, fibra reforzada a fibra de vidrio, fibra de carbono y otras fibras principalmente, el sustrato de resina más utilizado es PP (polipropileno), seguido de PA (poliamida), otros como como PPS (sulfuro de polifenileno), TPU (poliuretano) y otras resinas, según el tipo de resina con el tratamiento de superficie de fibra adecuado, se pueden lograr mejores resultados.
Agregar materiales de fibra a la resina puede mejorar en gran medida las propiedades generales del material. Los materiales compuestos de fibra absorben las fuerzas externas de tres formas: extracción de la fibra, rotura de la fibra y rotura de la resina. Con el aumento de la longitud de la fibra, la extracción de la fibra necesita más energía, lo que conduce a la mejora de la resistencia al impacto. En los materiales compuestos, el extremo de la fibra suele ser el punto de inicio del crecimiento de grietas y el número de extremos largos de fibra es pequeño, lo que también mejora la resistencia al impacto. Las mezclas de fibras largas se entrelazan, giran y doblan entre sí al llenar el molde, en lugar de alinearse a lo largo de la dirección del flujo como las mezclas de fibras cortas. Por lo tanto, en comparación con las mismas piezas de moldeo de mezclas de fibra corta, los productos moldeados de fibra larga tienen mayor isotropía, mejor planeidad y menor deformación, por lo que el tamaño es más estable. La temperatura de deformación térmica de los termoplásticos reforzados con fibras largas también es mayor que la de los termoplásticos reforzados con fibras cortas. Por lo tanto, los compuestos de fibra larga presentan un mejor rendimiento que los compuestos de fibra corta y pueden mejorar la rigidez, la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la resistencia a la fluencia. Los compuestos termoplásticos se dividen en reforzados con fibras largas y reforzados con fibras cortas.
Formación de compuestos termoplásticos reforzados con fibras largas
Método de moldeo por inyección de granulación.
El método consiste en cortar el material preimpregnado obtenido mediante impregnación por fusión para obtener partículas de 6-10mm. La longitud de la partícula es consistente con la longitud de la fibra, y la fibra se distribuye uniformemente en la resina para que el material tenga una alta resistencia al impacto y módulo, se reduce la deformación, se reduce la tasa de contracción, se aumenta la estabilidad dimensional , y se mejora la resistencia a la fatiga del producto.
Las partículas pueden ser calentadas por una máquina de moldeo por inyección e inyectadas en el molde, y luego calentadas y presurizadas en el molde. De acuerdo con el tipo de resina termoplástica y la forma del producto del material compuesto, se ajustan la temperatura, la presión y el tiempo de los parámetros del proceso. El método de moldeo por inyección puede preparar productos con formas complejas, lo que amplía enormemente el campo de aplicación.
Moldeo por moldeo
El método de moldeo más simple es tomar el preimpregnado termoplástico reforzado con fibra resultante, superposición multicapa, el método de superposición es dos capas adyacentes 0/90 grados, y luego en la placa de prensado para prensado en caliente, para obtener una hoja u otra forma simple . Este método es el método más utilizado para preparar láminas y láminas. Para mejorar la eficiencia de trabajo, el calandrado de dos y tres rodillos también se puede utilizar para moldear.
Además, la lámina preimpregnada se corta según el tamaño del molde y se calienta en el horno de calentamiento a una temperatura superior a la de fusión de la resina. Luego se envía a la matriz de prensado para un rápido prensado en caliente y enfriamiento para obtener el producto. El ciclo de formación de este método es corto. Es adecuado para productos con grandes cambios de espesor y densidad, formas complejas como convexas, cóncavas o radianes, y también para productos con partes metálicas incrustadas. Este método tiene un bajo consumo de energía y un bajo costo de producción, pero una alta eficiencia de producción.
Método de formación por pultrusión
Este método es un proceso de fabricación típico que puede producir materiales compuestos de forma continua y económica. La tecnología de moldeo por pultrusión es un proceso de producción continuo y automático para materiales compuestos de alto contenido de fibra, alto rendimiento y bajo costo. En este método, la fibra larga se impregna con resina, luego pasa a través del molde de formación con una determinada forma de sección transversal y hace que se solidifique en el molde, y luego el producto se extrae del proceso de formación de moldes. El proceso de moldeo por extrusión tiene las siguientes ventajas: como la viscosidad de la resina se puede ajustar en cualquier momento, el contenido de fibra puede ser de hasta el 80 por ciento; Control automático del proceso de producción, alta eficiencia de producción; La resistencia longitudinal y transversal del producto se puede ajustar arbitrariamente para cumplir con los requisitos de las diferentes propiedades mecánicas del producto; La calidad del producto es estable, la repetibilidad es buena, la longitud se puede cortar arbitrariamente; No hay desperdicio de esquina en la producción, y el producto no necesita procesamiento posterior, por lo que ahorra mano de obra, materiales y consumo de energía en comparación con otros procesos.
Aplicación de compuestos termoplásticos reforzados con fibras largas
Los compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga como materiales estructurales pueden usarse en campos industriales, civiles, militares y otros, se han aplicado en aeroespacial, automotriz, equipos eléctricos, comunicaciones, equipos deportivos y otros campos.
El automóvil y el tren de alta velocidad
La "protección ambiental, el ahorro de energía y el peso ligero automotriz" promueven el rápido desarrollo de la preparación, el diseño de componentes y la aplicación de compuestos termoplásticos reforzados con fibras largas. Los compuestos termoplásticos reforzados con fibra de vidrio larga a base de polipropileno (PP) se han utilizado ampliamente en piezas terminales de automóviles. Los datos muestran que el 80 por ciento de la demanda de compuestos termoplásticos reforzados con fibra de vidrio larga proviene de la industria automotriz (repuestos), que ha sido ampliamente utilizada en automóviles de marca europea. Los requisitos especiales de alto rendimiento y diversificación de las piezas de automóviles también hacen que los compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga tengan más opciones de fibra y resina. Los compuestos termoplásticos reforzados con fibras largas se utilizan en las siguientes piezas: módulo frontal, panel de instrumentos, módulo de puerta, carrocería, placa inferior y otras piezas con formas complejas, incluidas las piezas complejas obtenidas mediante el proceso de moldeo por inyección, puertas y ventanas, carrocería. placa inferior, instrumentos, etc., o como materiales laminados, como la placa de protección del carro y el techo de los camiones con caja. Y el uso de materiales compuestos de fibra de carbono en autos de alta gama o autos deportivos, y autos de carreras también está aumentando, e incluso la apariencia de todo el vehículo compuesto de fibra de carbono.
El desarrollo del tren de alta velocidad en China tiene más demanda de compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga, y el rendimiento de las diferentes partes es diferente, lo que también hace que los compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga del tren de alta velocidad muestren un desarrollo rico y colorido.
Productos de protección
Las fibras de alto rendimiento como la aramida, la fibra de polietileno y la fibra de carbono de ultra alto peso molecular, alta resistencia y alto módulo se moldean en materiales compuestos termoplásticos, que se pueden usar para chalecos antibalas, escudos, cascos, etc. Los compuestos termoplásticos reforzados con resina y fibra larga de alto rendimiento también se pueden usar en tanques, vehículos blindados y otras armaduras.
Aeroespacial
La aviación tiene una demanda especial de materiales avanzados y de alto rendimiento, y diferentes productos en este campo tienen requisitos diversificados para compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga, entre los cuales los compuestos de fibra de carbono son los más destacados. Los compuestos de fibra se utilizan ampliamente en cohetes, misiles y aeronaves de alta velocidad por sus propiedades físicas y químicas únicas y excelentes. Por ejemplo, el uso de materiales compuestos de fibra de carbono y plástico fabricados en aeronaves, satélites, cohetes y otros vehículos espaciales, no solo de gran empuje y bajo nivel de ruido; Y debido a su peso ligero, menos consumo de energía, puede ahorrar una gran cantidad de combustible.
Materiales de construcción
El uso de material compuesto termoplástico reforzado con fibra larga en el campo de los materiales de construcción de alta calidad se basa principalmente en una placa, principalmente con PP reforzado con fibra de vidrio, peso ligero, alta resistencia específica, módulo específico, resistencia a la corrosión, buena resistencia al agua, fácil de uso, bajo costo, se puede cortar según las necesidades, se puede instalar con tornillos, remaches, también se puede soldar por fusión en caliente y otras ventajas, se puede usar como tablero de pared, tablero de revestimiento de pared y plantilla de construcción. Los compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga continua también se pueden utilizar para fabricar tuberías de plástico de alta calidad.
