Nozioni di base sui materiali compositi rinforzati con fibre di carbonio
Polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) è un materiale composito formato utilizzando fibra di carbonio o tessuto in fibra di carbonio come rinforzo e resina, ceramica, metallo, cemento, carbonio o gomma come matrice. .
È una fibra ad alte prestazioni che viene utilizzata maggiormente nella costruzione di edifici. Le fibre organiche nell'atmosfera protettiva sono carbonizzate mediante trattamento termico sotto tensione applicata per diventare fibre di carbonio aventi un contenuto di carbonio del 90% o più.
I materiali CFRP sono stati originariamente utilizzati nell'industria aerospaziale e questa tecnologia è maturata negli anni '70. Negli anni '60, gli Stati Uniti iniziarono ad applicare i materiali CFRP nel campo dell'ingegneria civile. Tuttavia, i risultati sperimentali non erano soddisfacenti al momento e il costo del test era molto alto. Pertanto, la ricerca e l'applicazione dei materiali FRP nel campo dell'ingegneria civile non ha fatto molti progressi nei prossimi due decenni. Non è stato fino agli anni '80 che paesi come Europa, Stati Uniti, Giappone e Australia hanno iniziato a prestare attenzione alla ricerca applicata correlata.
一. Tipo e struttura di CFRP
Come viene realizzato il CFRP? Prima di tutto, la fibra di carbonio è solo un tipo di fibra, ed è impossibile creare parti usandolo da solo. Pertanto, la fibra di carbonio viene utilizzata come materiale composito insieme alla resina. A seconda del tipo di resina utilizzata e della varietà e dello stato della fibra di carbonio, che può essere trasformata in varie forme, come tessuti e fibre corte, anche le proprietà del CFRP sono molto diverse. Esistono quattro principali substrati intermedi (materiali di stampaggio). Anche i principali metodi di stampaggio corrispondenti a questi substrati intermedi e materiali di stampaggio sono diversi.
二. Termoindurente e termoplasticità
Ci sono due tipi di resine usate in CFRP, una è una resina termoindurente come una resina epossidica o una resina poliestere insatura, e l'altra è una resina termoplastica come polipropilene (PP) o poliammide (PA). Le proprietà di queste due resine variano.
La resina termoindurente è un monomero a bassa viscosità nello stadio di impregnazione di fibra di carbonio, e quindi polimerizza con riscaldamento al momento dello stampaggio per diventare un polimero (resina). Poiché la reazione di polimerizzazione richiede un certo tempo, il ciclo di stampaggio è solitamente lungo. Il tempo di riscaldamento è da 2 a 4 ore usando il metodo dell'autoclave utilizzato nella fabbricazione delle parti strutturali dell'aeromobile.
Quando si usa una resina termoplastica, lo stampaggio è fondamentalmente uguale a quello del solito stampaggio di resina, e lo stampaggio a iniezione dell'elemento di piccole dimensioni può essere completato in 10 secondi, e si può formare anche un elemento di grandi dimensioni molto grande. da 1 minuto a diversi minuti. Completato all'interno. A causa dell'elevata efficienza di elaborazione, è facile ottenere una riduzione dei costi. Tuttavia, le resine termoplastiche hanno viscosità di fusione più elevate rispetto alle resine termoindurenti, quindi per la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni devono essere utilizzate presse di grandi dimensioni.
