Kuidas valida vaigu süsinikkiust komposiitmaterjalide valmistamiseks

Komposiitmaterjalid koosnevad tugevdavatest kiududest ja plastmaterjalist. Vaigu roll komposiitmaterjalides on väga oluline. Vaigu valik määrab rea iseloomulikke protsessi parameetreid, mõned mehaanilised omadused ja funktsionaalsus (termilised omadused, süttivus, keskkonnakindlus jne), vaigu jõudlus on samuti võtmetegur komposiitmaterjalide mehaaniliste omaduste mõistmisel. Vaigu valimisel määratakse loomulikult kindlaks mitmed komposiitmaterjalide protsessid ja omadused.

Praegu nõuab enamiku süsinikkiudude rakendamine ja jõudlus kandjaks vaigu valimist. Vaigu jõudlus mõjutab oluliselt komposiitmaterjali üldist jõudlust. Vaigud tuleb segada erinevate komponentidega erinevate rakenduskeskkondade ja nõuetega. Valitud vaik võib avaldada märkimisväärset mõju teie valmis projekti. Vormivaigu valik võib varieeruda sõltuvalt kangase ühilduvusest, teenindustingimustest ja valmisosa soovitud omadustest. Süsinikkiust komposiitide valmistamisel on üldiselt kolme tüüpi termostabiliseeruvaid vaike kaaluda: epoksü, vinüülester ja polüester. Siin on lai ülevaade kõigist kolmest, sealhulgas nende omadustest ja sellest, milleks neid tuleks kasutada.

epoksüvaik

Komposiitosade puhul, mis vajavad ülimat tugevust, kasutavad tootjad epoksüvaike. Lisaks tugevuse omaduste parandamisele eelistatakse epoksiid üldiselt polüestrite ja vinüülestrite asemel mõõtmete stabiilsuse ja suurema sidumise tagamiseks teiste materjalidega.

Eelis:

Epoksüvaik, kõrge tugevusega omadused, sobib vaakuminfusiooni rakendusteks, lihtne käsitseda, keskmine viskoossus

Puudus:

Ei saa kasutada tükeldatud lõngamatil, ei ole UV-stabiliseeritud, tuleb UV-valguse käes kokkupuutel kattekihiga ühendada

polüestervaik

Polüestervaigud on komposiititööstuses kõige laiemalt kasutatavad vaigud. Polüestervaigud on odavamad, neil on mõningane korrosioonikindlus ja andestavamad kui epoksiidid. Enamik kõikidest klaaskiust osadest on valmistatud polüestervaigudest, sest neid on lihtne töötada, kiiresti kõveneda ning vastupidavad temperatuurile ja katalüsaatori äärmustele. Fiber Glast on varustatud kahe erineva tüüpi polüestervaikudega, millest igaühel on oma eelised ja kasutusviisid.

Lihtne käsitsemine, kiire märgamine, kõrge tiksotroopne indeks (toode ei tööta vertikaalsetel pindadel)

Puudus:

Madalamad füüsikalised omadused võrreldes kallimate vaikudega

Vinüülestervaik

Vinüülestervaike peetakse polüestri ja epoksü seguks, mis tähendab, et nende käsitsemisvõimed, jõudlus ja hind langevad sageli kahe teise vahel. Eelkõige pakuvad kolmest vinüülestervaigud kõrgeima korrosioonikindluse, temperatuurikindluse ja venivuse (sitkuse). Seetõttu kasutatakse neid tavaliselt, kui on vaja kõrget vastupidavust, termilist stabiilsust ja korrosioonikindlust.

Eelis:

Vinüülestervaik

-väga stabiilne, -korrosioonikindel, kuumuskindel

Puudus:

- Lühike kõlblikkusaeg (3 kuud)

Seetõttu on oluline mõista vaigude erinevusi ja kuidas need mõjutavad komposiidi omadusi. Kuid kõigil komposiitmaterjalidel on ühised eelised: suurem tugevus, jäikus, kergem kaal ja parem keskkonnakindlus. Kõiki neid omadusi saab muuta silmapaistvamaks täiendavate vaigude kasutamise kaudu. Kõige sobivama vaigu valimiseks on kõigepealt vaja kindlaks määrata, millised peaksid olema komposiidi peamised omadused.

1. Olemasolevate omaduste täiendused

Kõige kulutõhusam viis kergete komposiitide valmistamiseks on kasutada küllastumata polüestervaike. Vaigul on suhteliselt head mehaanilised, elektrilised ja keemilised omadused ning seda saab kasutada mitmesugustes üldistes rakendustes, nagu transpordi-, konstruktsiooni- ja ehitusprofiilid.

Kui aga on vaja suuremat jäikust või tugevust, siis epoksü on vaieldamatult parim. Epoksüvaigu ja kiudude vaheline side on tugev, mis tähendab, et kiudude vahel saab kanda suuremaid nihkekoormusi, andes komposiitmaterjalile suuremad tugevuse väärtused. Kombineerituna epoksüvaigude lubatud suurema kiusisaldusega võib komposiite valmistada suurepärase tugevuse ja kõrge jäikusega, mida saab vajaduse korral veelgi kohandada kõrge temperatuuriga rakendusteks.

Alternatiivselt, kui komposiit peab lisaks jäikusele olema vastupidav karmidele keskkondadele, võivad vinüülestervaigud olla parem valik. Vinüülestrite molekulaarstruktuur tagab keemilise vastupidavuse, nii et kui komposiite kasutatakse merekeskkonnas või tööstuslikes rakendustes, kus on happeid või aluseid, parandab vinüülestrite kasutamine komposiidi jõudlust.

Kruvidega kokkupandavate komposiitprofiilide tootmisel peab komposiitmaterjal olema tugev pragude ja purunemise vastu. Seda on võimalik saavutada konstruktsiooniga, kuid õige vaigu valimine võib lihtsustada struktuuri, vähendada kulusid ja muuta komposiit sobivaks laiemateks rakendusteks. Näiteks on polüuretaanid küllastumata polüestritega võrreldes äärmiselt tugevad, muutes need ideaalseks sellisteks rakendusteks.

2. Lisada uusi funktsioone

Komposiidi kõige väärtuslikumaid omadusi täiendava vaigu valimine suurendab komposiidi jõudlust ja pikaealisust. Kuid vaigu valimiseks kuluv aeg teeb teile palju enamat kui parandab olemasolevaid omadusi.

Vaigud võivad lisada komposiittoodetele täiesti uusi omadusi. Vaigulisandeid saab vaigudele lisada, et saavutada mitmesuguseid eeliseid: alates lihtsatest pinnaviimistluse või värvi parandamisest kuni keerukamate täiendusteni, nagu UV-resistentsus, antimikroobsed või viirusevastased omadused.

Näiteks kuna vaigud lagunevad päikesevalgusega kokkupuutel loomulikult, võib UV-neeldurite lisamine UV-kiirguse eest kaitsmiseks anda komposiitidele parema jõudluse eredalt valgustatud keskkonnas, mis sageli põhjustab materjali haprustumist ja lagunemist.

Samuti võib vaiguga segada antimikroobseid lisaaineid, et vältida bakterite või seente saastumist. See on kasulik iga komposiittoote puhul, mis hõlmab inimese manipuleerimist, nagu masinad, ühistransport ja meditsiiniseadmed.

3. Muud välised mõjud

Väärib märkimist, et mõnel juhul võib vaigu lisandite lisamine muuta komposiidi omadusi. Näiteks mõnel äärmuslikul juhul on tõhusaks toimimiseks vaja suuri koguseid leegiaeglustavaid lisaaineid. Selles punktis tuleb komposiidi kiudude arvu vähendada, vastavalt tugevuse ja jäikuse vähenemisele.

Vaigu valik on oluline osa üldisest komposiitkonstruktsioonist ja seda ei tohiks eirata. Parima lahenduse saab luua komposiitmaterjalide kõige soovitavamate omaduste kehtestamisega, sobitades need sobivate vaigudega nende omaduste parandamiseks ning võttes arvesse kiudude ja vaigude tasakaalu.