Với sự phát triển liên tục của các vật liệu composite, ngoài các loại nhựa được gia cố bằng sợi thủy tinh, nhựa gia cố bằng sợi carbon, nhựa được gia cố bằng sợi Boron, v.v. đã xuất hiện. Vật liệu tổng hợp polymer gia cố bằng sợi carbon (CFRP) là vật liệu nhẹ và mạnh được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm mà chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Đó là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả các vật liệu composite được gia cố sợi sử dụng sợi carbon làm thành phần cấu trúc chính.
Bảng nội dung:
1. Cấu trúc polymer cốt sợi carbon
2. Phương pháp đúc bằng nhựa cốt sợi carbon
3. Tính chất của polymer cốt sợi carbon
4. Ưu điểm của CFRP
5. Nhược điểm của CFRP
6. Sử dụng nhựa gia cố bằng sợi carbon
Cấu trúc polymer cốt sợi carbon
Nhựa gia cố bằng sợi carbon là một vật liệu được hình thành bằng cách sắp xếp các vật liệu sợi carbon theo một hướng nhất định và sử dụng các vật liệu polymer ngoại quan. Đường kính của sợi carbon cực kỳ mỏng, khoảng 7 micron, nhưng sức mạnh của nó cực kỳ cao.
Đơn vị cấu thành cơ bản nhất của vật liệu composite cốt sợi carbon là dây tóc bằng sợi carbon. Nguyên liệu thô cơ bản của dây tóc carbon là polyacrylonitrile prepolyme (PAN), rayon hoặc sân dầu mỏ. Các sợi carbon sau đó được chế tạo thành các loại vải bằng sợi carbon bằng phương pháp hóa học và cơ học cho các bộ phận sợi carbon.
Polymer liên kết thường là một loại nhựa nhiệt như epoxy. Các loại nhiệt khác hoặc polyme nhựa nhiệt dẻo đôi khi được sử dụng, chẳng hạn như polyvinyl acetate hoặc nylon. Ngoài các sợi carbon, vật liệu tổng hợp cũng có thể chứa aramid Q, polyetylen trọng lượng phân tử cực cao, nhôm hoặc sợi thủy tinh. Các tính chất của sản phẩm sợi carbon cuối cùng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi loại phụ gia được đưa vào ma trận liên kết.
Phương pháp đúc bằng nhựa cốt sợi carbon
Các sản phẩm sợi carbon chủ yếu là khác nhau do các quá trình khác nhau. Có nhiều phương pháp để hình thành các vật liệu polymer cốt sợi carbon.
1. Phương pháp bố trí tay
Chia thành phương pháp khô (cửa hàng được chuẩn bị trước) và phương pháp ướt (vải sợi và nhựa dán để sử dụng). Lay-up tay cũng được sử dụng để chuẩn bị các chuẩn bị để sử dụng trong các quy trình đúc thứ cấp như đúc nén. Phương pháp này là nơi các tấm vải sợi carbon được nhiều lớp lên khuôn để tạo thành sản phẩm cuối cùng. Các tính chất cường độ và độ cứng của vật liệu kết quả được tối ưu hóa bằng cách chọn sự liên kết và dệt của sợi vải. Khuôn sau đó được lấp đầy bằng epoxy và được chữa khỏi nhiệt hoặc không khí. Phương pháp sản xuất này thường được sử dụng cho các bộ phận không căng thẳng, chẳng hạn như nắp động cơ.
2. Phương pháp hình thành chân không
Đối với các chuẩn bị nhiều lớp, cần phải áp dụng áp lực thông qua một quá trình nhất định để làm cho nó gần với khuôn và để chữa và định hình nó dưới một nhiệt độ và áp suất nhất định. Phương pháp túi chân không sử dụng bơm chân không để sơ tán bên trong túi hình thành để áp suất âm giữa túi và khuôn tạo thành một áp suất để vật liệu composite gần với khuôn.
Trên cơ sở của phương pháp túi chân không, phương pháp hình thành túi khí chân không được bắt nguồn sau đó. Autoclaves cung cấp áp lực cao hơn và chữa nhiệt bộ phận (thay vì bảo dưỡng tự nhiên) so với các phương pháp chỉ có túi chân không. Một phần như vậy có cấu trúc nhỏ gọn hơn, chất lượng bề mặt tốt hơn, có thể loại bỏ hiệu quả các bọt khí (bong bóng sẽ ảnh hưởng lớn đến sức mạnh của bộ phận) và chất lượng tổng thể cao hơn. Trên thực tế, quá trình đóng gói chân không tương tự như của bộ phim điện thoại di động. Loại bỏ bong bóng không khí là một nhiệm vụ chính.
3. Phương pháp đúc nén
Đúc nénlà một phương pháp đúc có lợi cho sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng loạt. Các khuôn thường được làm bằng các phần trên và dưới, mà chúng ta gọi là khuôn nam và khuôn nữ. Quá trình đúc là đặt tấm thảm làm từ các chuẩn bị vào khuôn bộ đếm kim loại, và dưới tác động của nhiệt độ và áp suất nhất định, thảm được làm nóng và dẻo trong khoang khuôn, chảy dưới áp suất, và lấp đầy khoang khuôn, sau đó và đúc và chữa trị để thu được các sản phẩm. Tuy nhiên, phương pháp này có chi phí ban đầu cao hơn so với các phương pháp trước đó, vì khuôn yêu cầu gia công CNC rất chính xác.
4. Đúc cuộn
Đối với các bộ phận có hình dạng phức tạp hoặc trong hình dạng của một cơ thể của cuộc cách mạng, một dây nối dây tóc có thể được sử dụng để tạo ra một phần bằng cách cuộn dây tóc trên một trục gá hoặc lõi. Sau khi cuộn dây hoàn toàn chữa bệnh và loại bỏ trục gá. Ví dụ, cánh tay khớp hình ống được sử dụng trong các hệ thống treo có thể được thực hiện bằng phương pháp này.
5. Đúc được chuyển nhựa
Đạo đúc chuyển nhựa (RTM) là một phương pháp đúc tương đối phổ biến. Các bước cơ bản của nó là:
1. Đặt vải sợi carbon xấu được chuẩn bị vào khuôn và đóng khuôn.
2. Nhúng nhựa nhiệt chất lỏng vào nó, tẩm vật liệu gia cố và chữa bệnh.
Tính chất của polymer cốt sợi carbon
(1) Sức mạnh cao và độ đàn hồi tốt.
Độ bền cụ thể (nghĩa là tỷ lệ độ bền kéo so với mật độ) của sợi carbon gấp 6 lần thép và 17 lần so với nhôm. Mô đun cụ thể (nghĩa là tỷ lệ mô đun của Young với mật độ, là dấu hiệu của độ co giãn của một vật) gấp hơn 3 lần so với thép hoặc nhôm.
Với sức mạnh cụ thể cao, nó có thể chịu một khối lượng làm việc lớn. Áp suất làm việc tối đa của nó có thể đạt 350 kg/cm2. Ngoài ra, nó có thể nén và khả năng phục hồi hơn F-4 nguyên chất và bím tóc của nó.
(2) Khả năng chống mỏi tốt và khả năng chống mài mòn.
Kháng mỏi của nó cao hơn nhiều so với nhựa epoxy và cao hơn vật liệu kim loại. Sợi than chì là tự bôi trơn và có một hệ số ma sát nhỏ. Lượng hao mòn nhỏ hơn 5-10 lần so với các sản phẩm amiăng nói chung hoặc bím tóc F-4.
(3) Độ dẫn nhiệt tốt và điện trở nhiệt.
Nhựa gia cố bằng sợi carbon có độ dẫn nhiệt tốt, và nhiệt được tạo ra bởi ma sát dễ dàng bị tiêu tán. Nội thất không dễ dàng để quá nóng và lưu trữ nhiệt và có thể được sử dụng như một vật liệu niêm phong động. Trong không khí, nó có thể hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ -120 ~ 350 ° C. Với việc giảm hàm lượng kim loại kiềm trong sợi carbon, nhiệt độ dịch vụ có thể được tăng thêm. Trong một loại khí trơ, nhiệt độ thích ứng của nó có thể đạt khoảng 2000 ° C, và nó có thể chịu được những thay đổi sắc nét trong lạnh và nhiệt.
(4) Điện trở rung tốt.
Không dễ để cộng hưởng hoặc rung, và nó cũng là một vật liệu tuyệt vời để giảm rung và giảm nhiễu.
Ưu điểm của CFRP
1. Trọng lượng nhẹ
Nhựa cốt sợi truyền thống sử dụng sợi thủy tinh liên tục và 70% sợi thủy tinh (trọng lượng thủy tinh/tổng trọng lượng) và thường có mật độ 0,065 pound mỗi inch. Một hỗn hợp CFRP với cùng trọng lượng sợi 70% thường có mật độ 0,055 pound mỗi inch.
2. Sức mạnh cao
Mặc dù các polyme cốt sợi carbon có trọng lượng nhẹ, vật liệu tổng hợp CFRP có cường độ cao hơn và độ cứng cao hơn trên mỗi đơn vị trọng lượng so với vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh. So với vật liệu kim loại, lợi thế này là rõ ràng hơn.
Nhược điểm của CFRP
1. Chi phí cao
Chi phí sản xuất của nhựa gia cố bằng sợi carbon bị cấm. Giá sợi carbon có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào điều kiện thị trường hiện tại (cung và cầu), loại sợi carbon (hàng không vũ trụ so với cấp thương mại) và kích thước của bó sợi. Trên cơ sở pound-for-pound, sợi carbon nguyên chất có thể đắt hơn 5 đến 25 lần so với sợi thủy tinh. Sự khác biệt này thậm chí còn lớn hơn khi so sánh thép với CFRP.
2. Độ dẫn điện
Đây là lợi thế và nhược điểm của vật liệu composite sợi carbon. Nó phụ thuộc vào ứng dụng. Sợi carbon là cực kỳ dẫn điện và các sợi thủy tinh được cách điện. Nhiều sản phẩm sử dụng sợi thủy tinh thay vì sợi carbon hoặc kim loại vì chúng cần cách nhiệt nghiêm ngặt. Trong sản xuất các tiện ích, nhiều sản phẩm yêu cầu sử dụng sợi thủy tinh.
Sử dụng nhựa gia cố bằng sợi carbon
Các ứng dụng của polymer gia cố sợi carbon rất rộng trong cuộc sống, từ các bộ phận cơ học đến vật liệu quân sự.
(1)như đóng gói đóng gói
Vật liệu PTFE được gia cố bằng sợi carbon có thể được thực hiện thành các vòng chống ăn mòn, chống mài mòn và đóng gói hoặc đóng gói. Khi được sử dụng để niêm phong tĩnh, tuổi thọ dịch vụ dài hơn, dài hơn 10 lần so với đóng gói amiăng ngâm dầu nói chung. Nó có thể duy trì hiệu suất niêm phong trong thay đổi tải và làm mát nhanh và sưởi ấm nhanh. Và vì vật liệu không chứa các chất ăn mòn, không có sự ăn mòn rỗ sẽ xảy ra trên kim loại.
(2)như các bộ phận mài
Sử dụng các thuộc tính tự bôi trơn của nó, nó có thể được sử dụng làm vòng bi, bánh răng và vòng piston cho các mục đích đặc biệt. Chẳng hạn như vòng bi không bôi trơn dầu cho dụng cụ hàng không và máy ghi âm, bánh răng bôi trơn không dầu cho đầu máy diesel truyền điện (để tránh tai nạn do rò rỉ dầu), vòng piston bôi trơn không dầu trên máy nén, v.v.
(3) làm vật liệu cấu trúc cho hàng không vũ trụ, hàng không và tên lửa. Nó lần đầu tiên được sử dụng trong sản xuất máy bay để giảm trọng lượng của máy bay và cải thiện hiệu quả bay. Nó cũng được sử dụng trong hóa chất, dầu mỏ, năng lượng điện, máy móc và các ngành công nghiệp khác như một con dấu động quay hoặc đối ứng hoặc các vật liệu niêm phong tĩnh khác nhau.
Zhengxi là một chuyên giaNhà máy báo chí thủy lực ở Trung Quốc, cung cấp QULIATY caoMáy ép thủy lực tổng hợpđể hình thành các sản phẩm CFRP.
Thời gian đăng: Tháng 5-25-2023
