Выбор композитных смол из углеродного волокна

Композиты состоят из армированных волокон и пластмассовых материалов. Роль смолы в композиционных материалах очень важна. Выбор смолы определяет ряд характерных технологических параметров, некоторые механические свойства и функции (тепловые свойства, воспламеняемость, экологическая стойкость и т. Д.), свойства смолы также являются ключевым фактором в понимании механических свойств композитов. При выборе смолы естественным образом определяется ряд процессов и свойств композита.

В настоящее время большинство применений и характеристик углеродного волокна требуют выбора смолы в качестве носителя. Свойства смолы сильно влияют на общие свойства композита. Различные среды применения и требования требуют смешивания смолы с различными компонентами. Выбранная смола может оказать значительное влияние на завершенный проект. Выбор формованных смол может варьироваться в зависимости от совместимости ткани, условий использования и ожидаемых характеристик готовой детали. При изготовлении композитов из углеродного волокна обычно необходимо учитывать три термореактивных смолы: эпоксидные смолы, виниловые эфиры и полиэфиры. Вот обзор этих трех аспектов, включая их функции и то, что они должны использовать.

эпоксидная смола

Для композитных деталей, требующих предельной прочности, производители будут использовать эпоксидные смолы. Помимо повышения прочности, эпоксидные смолы, как правило, более подходят для стабильности размеров и увеличения связывания с другими материалами, чем полиэфиры и виниловые эфиры.

Преимущества:

эпоксидная смола, высокая прочность, подходит для применения вакуумных инфузий, легко обрабатывается, средняя вязкость

Недостатки:

Не может быть использован для коротконарезанного волокнистого войлока, не стабилизированного ультрафиолетовым излучением, при воздействии ультрафиолетового излучения должен сочетаться с лаком

Полиэфирная смола

Полиэфирные смолы являются наиболее широко используемыми смолами в композитной промышленности. Полиэфирные смолы дешевле, чем эпоксидные смолы, обладают определенной коррозионной стойкостью и более терпимы. Большинство компонентов из стекловолокна изготовлены из полиэфирных смол, потому что они просты в использовании, быстро отверждаются и устойчивы к высоким температурам и пределам катализатора. Fiber Glast имеет два разных типа полиэфирных смол, каждый из которых имеет свои преимущества и предназначение.

Простота обработки, быстрое увлажнение, высокий тактильный индекс (продукт не работает на вертикальной поверхности)

Недостатки:

Физические свойства ниже, чем у более дорогих смол.

Виниловая смола

Виниловые эфирные смолы считаются смесью полиэфиров и эпоксидных смол, что означает, что их характеристики обработки, свойства и цена обычно находятся между двумя другими смолами. Стоит отметить, что из этих трех смол винилэфирные смолы обеспечат самую высокую коррозионную стойкость, температурную стойкость и удлинение (вязкость). Поэтому они обычно используются, когда требуется высокая долговечность, тепловая стабильность и коррозионная стойкость.

Преимущества:

Виниловая смола

- Очень стабильная, коррозионно - стойкая, термостойкая

Недостатки:

- Краткий срок годности (3 месяца)

Поэтому важно понимать различия между смолами и то, как они влияют на свойства композитов. Но все композиты имеют общие преимущества: более высокая прочность, жесткость, более легкий вес и лучшая экологичность. Используя дополнительные смолы, каждая из этих характеристик может стать более заметной. Чтобы выбрать наиболее подходящую смолу, сначала необходимо определить основные свойства, необходимые для композита.

1. Дополнение существующих функций

Наиболее экономичным способом изготовления легких композитов является использование ненасыщенных полиэфирных смол. Эта смола обладает относительно хорошими механическими, электрическими и химическими свойствами и может использоваться в ряде общих применений, таких как транспорт, конструкция и строительные профили.

Однако, если требуется большая твердость или прочность, эпоксидная смола может быть лучшей. Интенсивное соединение между эпоксидной смолой и волокном означает, что более высокая нагрузка на сдвиг может быть передана между волокнами, что делает композит более прочным. В сочетании с более высоким содержанием волокон, разрешенным эпоксидной смолой, композиты могут быть изготовлены из материалов с отличной прочностью и высокой жесткостью, которые могут быть дополнительно модифицированы для высокотемпературных применений, если это необходимо.

Или, если композиты должны быть устойчивы к суровым условиям в дополнение к твердости, винилэфирные смолы могут быть лучшим выбором. Молекулярная структура виниловых эфиров обеспечивает химическую устойчивость, поэтому использование виниловых эфиров повысит свойства композиционных материалов, если они используются в морской среде или в промышленных целях, где присутствуют кислоты или щелочи.

При производстве композитных профилей, требующих сборки винтами, композиты должны обладать прочностью на трещины и разрушения. Это может быть достигнуто с помощью конструкции, но выбор подходящей смолы упрощает структуру, снижает затраты и делает композит подходящим для более широкого применения. Например, полиуретан очень прочный по сравнению с ненасыщенными полиэфирами и поэтому идеально подходит для таких применений.

2.Добавление новых функций

Выбор смолы, которая дополняет наиболее ценные свойства композита, повысит производительность и срок службы композита. Тем не менее, время, потраченное на выбор смолы, поможет вам намного больше, чем улучшение существующих характеристик.

Смола также может добавлять новые свойства к композитным продуктам. Добавки к смоле можно добавлять для достижения ряда преимуществ: от простого улучшения освещенности поверхности или цвета до более сложных улучшений, таких как анти - ультрафиолетовые, антибактериальные или противовирусные свойства.

Например, поскольку смола естественным образом разлагается при воздействии солнечного света, добавление ультрафиолетового поглотителя для защиты от ультрафиолетового излучения может сделать композит лучше в яркой среде, которая обычно приводит к хрупкости и разложению материала.

Аналогичным образом, антимикробные добавки можно смешивать в смолу, чтобы предотвратить бактериальное или грибковое загрязнение. Это полезно для любых сложных продуктов, связанных с ручным управлением, таких как машины, общественный транспорт и медицинское оборудование.

3. Другие внешние последствия

Стоит отметить, что в некоторых случаях добавление смоляных добавок может изменить свойства композита. Например, в некоторых экстремальных случаях требуется большое количество антипиреновых добавок для эффективного функционирования. На этом этапе количество волокон в композите должно быть уменьшено, а прочность и жесткость соответственно уменьшаются.

Выбор смолы является важной частью всей конструкции композита, и его не следует игнорировать. Оптимальное решение можно создать, определив оптимальные свойства композита, сопоставив его с подходящими смолами для улучшения этих свойств и учитывая баланс между волокнами и смолами.