Thermosetting Samenstellingen - Vezels en Matrijzen

De Glasvezel is de het wijdst gebruikte en goedkoopste versterking. Het is beschikbaar in drie belangrijke types. Het e-glas is de standaardvorm en is ook genoemd geworden Elektrorang. Het heeft zeer lage alkali tevreden en goede elektrische, mechanische en chemische eigenschappen. Het c-glas is een chemische bestand rang en vaak gebruikt waar de bescherming tegen corrosieve milieu's wordt vereist. S-glas, ook als r-Glas wordt het bedoeld, heeft mechanische eigenschappen verbeterd en hoofdzakelijk voor ruimtevaarttoepassingen die gebruikt.

De Ononderbroken gloeidraadglasvezels worden het meest meestal geproduceerd door het directe smeltingsproces. Hier, wordt het gesmolten glas getrokken door een groot aantal nauwkeurig afgemeten platinaringen. De diameter van de ringsgaten is 1 tot 2 mm maar de het winden verrichting vermindert de diameter neer van het glas tot 10 tot 15 µm. Alle vezels zijn met maat (behandelde oppervlakte) wanneer zij worden geproduceerd. Dit rangschikken is kritiek aan de prestaties van de samenstelling aangezien het de adhesie tussen het versterken van vezel en polymeermatrijs dicteert.

De belangrijkste impuls voor de ontwikkeling van koolstofvezels is gekomen uit de ruimtevaartindustrie met zijn behoefte aan een materiaal met een combinatie van stijfheid met hoge weerstand, hoge en laag gewicht. De vezels van de Koolstof worden geproduceerd door de gecontroleerde oxidatie en carbonisatie van cellulose, hoogte of polyacrylonitrile die materialen, als voorlopers wordt de bekend. Het gebruik van temperaturen tot 2600°C produceert een vezel met hoge weerstand. Het Verdere verwarmen aan 3000°C zet de vezel met hoge weerstand in een hoge modulusvezel om. Dit zijn de twee basistypes van vandaag in de handel verkrijgbare koolstofvezels.

Als glas, kan de koolstofvezel in diverse vormen zoals geweven materiële, gehakte bundel en ononderbroken gloeidraad komen. Nochtans, in tegenstelling tot andere vezels, heeft de koolstof een lichtjes negatieve coëfficiënt van thermische uitbreiding langs de vezelas. Dit betekent dat de samenstellingen met een longitudinale coëfficiënt van thermische uitbreiding van nul met koolstofvezel kunnen worden veroorzaakt. Zij hebben de beperking van slechte effectweerstand.

De vezels van Aramid behoren tot een klasse van materialen als vloeibare kristallijne polymeren wordt bekend dat. Zij hebben een superieure sterkte aan gewichtsverhouding wanneer vergeleken bij glasvezels en verstrekken ook uitstekende schuringsweerstand in een samenstelling. Zij zijn de vezels van keus in kogelvrije vesten. Nochtans zijn zij slecht in compressie, typisch aanbiedend 1/3 van hun trekprestaties. Vandaar, is het gebruik van aramidvezels in toepassingen die aan hoge spannings samenpersende of flexural ladingen onderworpen zijn beperkt.

Dupont en Akzo vervaardigen aramid vezels onder de handelsnamen Kevlar en respectievelijk Twaron. Kevlar 29 heeft ongeveer de helft van de modulus en tweemaal de verlenging van Kevlar 49. Nochtans, heeft het vroegere type de grotere effectweerstand.

De vezels allen zijn van het Borium, van het siliciumcarbide, alumina en polyethyleen gebruikt met wat succes in plastieken met versterkte vezels (FRP). Hoewel grotendeels vervangen door koolstofvezels, worden de boriumvezels nog gebruikt in bepaalde ruimtevaartcomponenten en sportieve goederen. Alumina en silicium de carbidevezels zijn nuttig bij hoge temperaturen (c.1000°C), terwijl de polyethyleenvezels aramid vezels in bepaalde toepassingen hebben vervangen.

De Hybride stoffen, waar een mengeling van vezels is gebruikt, zijn vrij gemeenschappelijk. Bijvoorbeeld, kan het glas met koolstof worden geweven om in een rendabelere component te resulteren, omdat het goedkopere glas de duurdere koolstof, met slechts een kleine vermindering van de vereiste eigenschappen vervangt. De Koolstof en aramid de hybriden worden gebruikt waar de sterkte en de stijfheid van koolstofvezels samen met de effectweerstand van aramidvezels worden vereist.

Thermosetting harsen worden gewoonlijk geleverd als kleverige stropen die, wanneer genezen door de actie van een katalysator of een verharder, - moleculegewicht stijve materialen hoog worden die niet bij het verwarmen zacht zullen worden. Afhankelijk van de chemie, kunnen thermosetting harsen of bij omringende of bij opgeheven temperaturen worden verwerkt.

De Polyester en de epoxyharsen vertegenwoordigen ongeveer 85% van de markt, met epoxies bevelend de meerderheid van gebruik in hoge prestaties ruimtevaarttype toepassingen.

De harsen van de Polyester bieden de voordelen van vrij lage kosten, gemak aan behandeling, goede mechanische en elektrische die eigenschappen aan redelijke chemische weerstand worden gekoppeld. Zij kunnen worden geformuleerd om een verscheidenheid van verschillende eigenschappen zoals verhoogde mechanische sterkte, verhoogde flexibiliteit en veerkracht, betere verwering en chemische weerstand en betere brandweerstand te geven. De Inkrimping bij het genezen kan zo hoog zijn zoals 8%, hoewel het versterken de vezels neigen om dit en gecontroleerde inkrimpingsharsen te verminderen beschikbaar zijn. De Rangen van polyesterhars die vluchtige emissies tijdens verwerking verminderen, in het bijzonder styreen, worden belangrijker.

Het belangrijkste gebruik van versterkte polyestermaterialen is in bootschillen, chemische installaties, bouwpanelen, dakwerk en de vervaardiging van vrachtwagencabines geweest. Zij kunnen door alle conventionele thermosetting processen, met inbegrip van gloeidraad het winden en pultrusion (figuren l en 2) worden gevormd. De secties van Pultruded worden gebruikt hoofdzakelijk in bruggen, gangen, ladders en handsporen.

De Epoxy harsen, zoals polyesters, kunnen worden geformuleerd om een brede waaier van eigenschappen te geven. Wanneer vergeleken met polyesters, epoxies hebben over het algemeen betere weerstand tegen alkali en oplosmiddelen maar lichtjes slechtere verweringsweerstand. Hun elektrische eigenschappen, slijtageweerstand en thermische stabiliteit zijn uitstekend. Epoxies, wanneer versterkt met aramid of koolstofvezels, is de standaardmatrijs voor hoge prestaties ruimtevaarttoepassingen. Epoxies Met versterkte vezels worden gebruikt in de sport en de vrije tijdsindustrie, en zij hebben ook vergeldende metaalcomponenten, in het bijzonder in de wevende industrie vervangen.

Versterkt epoxies kan door alle normale thermoset technieken worden verwerkt. De Vezel, of in de vorm van ononderbroken gloeidraden of geweven stof, die pre met hars (prepregs) is doordrongen kan door het geautomatiseerde band leggen, vacuümzakafgietsel (figuur 3) of autoclaafafgietsel worden verwerkt. Prepregs wordt gewoonlijk geproduceerd door het overgaan van de vezels of door een oplosbare/harsmengeling, met verdere oplosbare verwijdering, of een hete smelting van hars. In beide gevallen, bevat de hars de noodzakelijke verharders en de katalysators. Hoewel duurder, prepregs neig om betrouwbaardere resultaten te geven wanneer vergeleken met handimpregnatie, met een grotere graad van controle over eigenschappen zoals de fractie van het vezelvolume en matrijsporeusheid. Één nadeel met epoxyprepregs is hun beperkte houdbaarheidsperiode, zelfs wanneer opgeslagen bij 25°C. Zij vereisen ook opgeheven temperaturen om te genezen.

De Vinyl esters bestaan uit de chemische backbone van een epoxyhars met het genezende mechanisme van een polyester. Hoofdzakelijk, wordt de betere chemische weerstand gecombineerd met het gemak van verwerking van een polyestersysteem, met kosten en mechanische prestaties die halverwege tussen twee vallen.

De Vinyl esters vinden hun hoofdgebruik in chemische installatietoepassingen zoals opslagtanks en pijpen. Zij worden over het algemeen verwerkt door gloeidraad te winden.

Phenolic harsen zijn inherent vuurvast en bezitten de extra voordelen van lage rook en toxische dampemissie tijdens thermische degradatie.

Deze materialen zijn vertrouwder als polymere isolatie in de elektroindustrie dan matrijzen voor structurele samenstellingen, hoofdzakelijk wegens hun broosheid en moeilijkheden traditioneel verbonden aan hun verwerking, die hoge reactiviteit, zure katalyse en generatie van waterdamp omvatten. Phenolic samenstellingen worden gebruikt voor decoratieve panelen die esthetica en brandbescherming moeten combineren, bijvoorbeeld, vliegtuigen binnenlandse panelen. De Recente innovaties in harschemie maken nu hun gebruik in structurele toepassingen uitvoerbaar.

De Aandacht wordt geconcentreerd op hogere temperatuurharsen zoals polyimides en bismaleimides die de ononderbroken dienst in de waaier van 200-300°C. kunnen tolereren. Een Ander prioriteitsgebied is de ontwikkeling van snelle en lage temperatuur genezend harssystemen om grotere productiviteit en de bijbehorende economische voordelen van efficiënte verwerking toe te laten. De introductie van geharde harsen en de hoge vezels van de spanningskoolstof schuiven de barrières op mechanische prestaties naar voren, terwijl de kruising van het versterken van stoffen het efficiënte gebruik van versterking toelaat om optimale eigenschappen en kostenbesparingen te bereiken.