Hogyan válasszuk ki a gyantát a szénszálas kompozit anyagok készítéséhez

A kompozit anyagok erősítőszálakból és műanyagból állnak. A gyanta szerepe a kompozit anyagokban nagyon fontos. A gyanta kiválasztása meghatározza a jellemző folyamatparaméterek sorát, bizonyos mechanikai tulajdonságokat és funkcionalitásokat (hőtulajdonságok, gyúlékonyság, környezetvédelmi ellenállás stb.), a gyanta teljesítménye szintén kulcsfontosságú tényező a kompozit anyagok mechanikai tulajdonságainak megértésében. A gyanta kiválasztásakor a kompozit anyagok folyamatainak és tulajdonságainak sorozatát természetesen határozzák meg.

Jelenleg a legtöbb szénszál alkalmazása és teljesítménye megköveteli a gyanta kiválasztását hordozóként. A gyanta teljesítménye nagymértékben befolyásolja a kompozit anyag teljesítményét. A különböző alkalmazási környezeteknek és követelményeknek a gyantákat különböző alkatrészekkel kell keverniük. A kiválasztott gyanta jelentős hatással lehet a befejezett projektre. A fröccsöntőgyanta választása a szövet kompatibilitásától, a szolgáltatási feltételektől és a kész alkatrész kívánt tulajdonságaitól függően változhat. Szénszálas kompozitok készítésekor általában három típusú hőkeményítő gyantát kell figyelembe venni: epoxi, vinil-észter és poliészter. Itt egy átfogó áttekintés mindháromról, beleértve azok funkcióit, és mire kell használni őket.

epoxigyanta

A végső szilárdságot igénylő kompozit alkatrészek esetében a gyártók epoxigyantákat használnak. A szilárdsági tulajdonságok javítása mellett az epoxikat általában előnyben részesítik a poliészterekkel és vinil-észterekkel szemben a dimenzióstabilitás és a más anyagokhoz való fokozott ragasztás érdekében.

Előny:

Epoxigyanta, nagy szilárdságú tulajdonságok, vákuum infúziós alkalmazásokhoz alkalmas, könnyen kezelhető, közepes viszkozitású

Hiányosság:

Nem használható aprított szál szőnyegen, nem UV stabilizált, UV fénynek kitett fedőbevonattal kell párosítani

poliészter gyanta

A poliészter gyanták a legszélesebb körben használt gyanták a kompozit iparban. A poliészter gyanták olcsóbbak, némi korrózióállósággal rendelkeznek, és megbocsátóbbak, mint az epoxik. Az összes üvegszálas alkatrész többsége poliészter gyantából készült, mivel könnyen dolgozható, gyorsan kezelhető, és ellenáll a hőmérsékletnek és katalizátoroknak. A Fiber Glast két különböző poliészter gyantát tartalmaz, amelyek mindegyike saját előnyeivel és felhasználásával rendelkezik.

Könnyű kezelhetőség, gyors nedvesítés, magas tixotróp index (a termék nem fut függőleges felületeken)

Hiányosság:

Alacsonyabb fizikai tulajdonságok a drágább gyantákhoz képest

Vinil-észter gyanta

A vinil-észter gyantákat poliészter és epoxi keverékének tekintik - ami azt jelenti, hogy kezelési jellemzőik, teljesítményük és áruk gyakran a másik kettő közé esik. A három közül a vinil-észter gyanták biztosítják a legmagasabb korrózióállóságot, hőmérsékletállóságot és nyúlást (szívósságot). Ezért általában akkor használják őket, ha nagy tartósságra, hőstabilitásra és korrózióállóságra van szükség.

Előny:

Vinil-észter gyanta

-nagyon stabil, -korrózióálló, hőálló

Hiányosság:

- Rövid eltarthatósági idő (3 hónap)

Ezért fontos megérteni a gyanták közötti különbségeket, és hogyan befolyásolják a kompozit tulajdonságait. De minden kompozit anyagnak közös előnyei vannak: nagyobb szilárdság, merevség, könnyebb súly és jobb környezetállóság. Ezen jellemzők mindegyike kiegészítő gyanták használatával kiemelkedőbbé tehető. A legmegfelelőbb gyanta kiválasztásához először meg kell határozni, hogy milyen legyen a kompozit főbb tulajdonságai.

(1) A meglévő jellemzők kiegészítései

A könnyű kompozitok készítésének legköltséghatékonyabb módja telítetlen poliészter gyanták használata. A gyanta viszonylag jó mechanikai, elektromos és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, és számos általános alkalmazásban használható, mint például szállítás, szerkezeti és építési profilok.

Ha azonban nagyobb merevségre vagy szilárdságra van szükség, akkor vitathatóan az epoxi a legjobb. Az epoxigyanta és a szálak közötti kötés erős, ami azt jelenti, hogy nagyobb nyírási terhelést lehet átvinni a szálak között, ami nagyobb szilárdságot biztosít a kompozit anyagnak. Az epoxigyanták által engedélyezett magasabb rosttartalommal kombinálva a kompozitok kiváló szilárdsággal és nagy merevséggel készíthetők, amelyek igény esetén tovább módosíthatók magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz.

Alternatív megoldásként, ha a kompozitnak merevségen kívül ellenállnia kell a kemény környezeteknek, akkor a vinil-észter gyanták jobb választás lehetnek. A vinil-észterek molekuláris szerkezete kémiai ellenállást biztosít, így ha a kompozitokat tengeri környezetben vagy ipari alkalmazásokban használják, ahol savak vagy bázisok vannak jelen, a vinil-észterek használata javítja a kompozit teljesítményét.

A csavarokkal össze kell szerelni kompozit profilok előállításakor a kompozit anyagnak erősnek kell lennie a repedésekkel és a törésekkel szemben. Ez szerkezeti tervezéssel érhető el, de a megfelelő gyanta kiválasztása egyszerűsítheti a szerkezetet, csökkentheti a költségeket és alkalmassá teszi a kompozitot szélesebb körű alkalmazásra. Például a poliuretánok rendkívül kemények a telítetlen poliészterekhez képest, így ideálisak ilyen alkalmazásokhoz.

2. Új funkciók hozzáadása

A kompozit legértékesebb tulajdonságait kiegészítő gyanta kiválasztása javítja a kompozit teljesítményét és hosszú élettartamát. Azonban a gyanta kiválasztására szánt idő sokkal többet fog tenni, mint javítani a meglévő tulajdonságokat.

A gyanták teljesen új tulajdonságokat adhatnak a kompozit termékekhez. Gyanta adalékanyagok hozzáadhatók a gyantákhoz számos előny elérése érdekében: a felületi felület vagy szín egyszerű javításától kezdve a bonyolultabb javításokig, mint például UV-ellenállás, antimikrobiális vagy antivirális tulajdonságok.

Például, mivel a gyanták napfénynek való kitettség esetén természetes módon lebomlanak, UV abszorberek hozzáadása az UV sugárzás elleni védelem érdekében jobb teljesítményt nyújthat a kompozitok olyan élénk megvilágítású környezetekben, amelyek gyakran az anyag összeomlásához és bomlásához vezetnek.

Hasonlóképpen antimikrobiális adalékanyagok keverhetők a gyantába, hogy megakadályozzák a bakteriális vagy gombás szennyeződést. Ez hasznos minden olyan összetett termék esetében, amely emberi manipulációval jár, mint a gépek, tömegközlekedés és orvosi berendezések.

3. Egyéb külső hatások

Érdemes megjegyezni, hogy bizonyos esetekben a gyanta adalékanyagok hozzáadása megváltoztathatja a kompozit tulajdonságait. Például néhány szélsőséges esetben nagy mennyiségű égésgátló adalékra van szükség a hatékony működéshez. Ezen a ponton a kompozitban lévő rostok számát csökkenteni kell, megfelelő szilárdság és merevség csökkentésével.

A gyanta kiválasztása fontos része az általános kompozit kialakításnak, és nem szabad figyelmen kívül hagyni. A legjobb megoldás a kompozit anyagok legkívánatosabb tulajdonságainak meghatározásával hozható létre, megfelelő gyantákkal azonosítva ezeket a tulajdonságokat, valamint figyelembe véve a rostok és gyanták egyensúlyát.