Confronto delle prestazioni di compositi PPS rinforzati con fibra di vetro lunga/corta

I materiali compositi in fibra di vetro corta (SGF) riempiti con PPS presentano i vantaggi di elevata resistenza, elevata resistenza al calore, ritardanti di fiamma, facilità di lavorazione, basso costo, ecc., nei settori automobilistico, elettronico, elettrico, meccanico, strumentale, aeronautico, aerospaziale, militare e altri campi hanno presentato applicazioni.

Fibra di vetro lunga caricata in PPS (LGF)i materiali compositi presentano i vantaggi di elevata tenacità, bassa deformazione, resistenza alla fatica, buon aspetto del prodotto, ecc., possono essere utilizzati per giranti di scaldabagni, alloggiamenti di pompe, giunti, valvole, giranti e alloggiamenti di pompe chimiche, giranti e alloggiamenti di acqua di raffreddamento, casa parti dell'apparecchio.

Quindi quali sono le differenze specifiche nelle prestazioni dei compositi PPS rinforzati con fibra di vetro corta (SGF) e fibra di vetro lunga (LGF)?

In questo documento, vengono confrontate le prestazioni complete dei compositi PPS/SGF (fibra di vetro corta) e dei compositi PPS/LGF (fibra di vetro lunga), in cui i compositi PPS/LGF vengono preparati mediante processo di impregnazione allo stato fuso e i compositi PPS/SGF vengono preparati mediante processo di granulazione a doppia vite di miscelazione a fusione, il motivo per utilizzare il processo di impregnazione a fusione è quello di ottenere l'impregnazione dei fasci di fibre nello stampo di impregnazione e la fibra non danneggia le fibre. Infine, il confronto delle proprietà meccaniche dei due dati fornirà supporto tecnico per il lato applicativo degli scienziati nella selezione dei materiali.

Analisi delle prestazioni meccaniche

Le fibre di rinforzo aggiunte alla matrice di resina possono formare uno scheletro di supporto e, quando il composito è sottoposto a forze esterne, le fibre di rinforzo possono sopportare efficacemente l'effetto dei carichi esterni; allo stesso tempo, possono assorbire energia attraverso fratture e deformazioni per migliorare le proprietà meccaniche della resina. La figura seguente mostra le proprietà di trazione e flessione dei compositi PPS/SGF e PPS/LGF rispettivamente con diversi contenuti di fibre di vetro.

Si può vedere che la resistenza alla trazione e alla flessione dei compositi aumenta gradualmente aumentando la quantità di fibra di vetro aggiunta. Il motivo principale è che quando il contenuto di fibra di vetro aumenta, ci sono più fibre di vetro nel materiale composito per sopportare la forza esterna e la matrice di resina tra le fibre di vetro diventa più sottile a causa dell'aumento della quantità di fibra di vetro, che è più favorevole alla costruzione del telaio rinforzato con fibra di vetro; pertanto, l'aumento del contenuto di fibre di vetro rende il materiale composito sotto il carico applicato, lo stress viene maggiormente trasferito dalla resina alle fibre di vetro, il che migliora efficacemente le proprietà di trazione e flessione del materiale composito. Le proprietà di trazione e flessione del composito sono effettivamente migliorate.

Le proprietà di trazione e flessione dei compositi PPS/LGF sono superiori a quelle dei compositi PPS/SGF. Con una frazione di massa di fibra di vetro del 30%, le resistenze alla trazione dei compositi PPS/SGF e PPS/LGF sono rispettivamente di 110 MPa e 122 MPa; le resistenze alla flessione sono rispettivamente di 175 MPa e 208 MPa; e il modulo di elasticità alla flessione sono rispettivamente di 8 GPa e 9 GPa.

La resistenza alla trazione, la resistenza alla flessione e il modulo di elasticità alla flessione dei compositi PPS/LGF erano rispettivamente dell'11,0 percento, 18,9 percento e 11,3 percento superiori a quelli dei compositi PPS/SGF. la ritenzione della lunghezza della fibra di vetro nei compositi PPS/LGF era maggiore e i compositi avevano una migliore resistenza al carico e proprietà meccaniche con lo stesso contenuto di fibra di vetro.

La figura seguente mostra la resistenza all'urto con intaglio e la resistenza all'urto senza intaglio dei compositi PPS/LGF e PPS/SGF.

Si può vedere che la resistenza all'urto del composito diminuisce a un contenuto di fibra di vetro inferiore, principalmente perché il contenuto di fibra di vetro inferiore non può formare una migliore rete di trasferimento delle sollecitazioni nel composito, il che fa sì che la fibra di vetro esista sotto forma di difetti quando il composito è soggetto a carico d'urto, con conseguente diminuzione della forza d'urto complessiva del composito.

I difetti di cui sopra sono le punte delle fibre di vetro o le punte delle crepe; il cedimento dei compositi termoplastici è innescato dalle punte delle fibre di vetro o dalle punte delle crepe, che iniziano a diffondersi da questo punto fino alla completa distruzione del composito. Quando il contenuto di fibra di vetro è piccolo, la punta della fibra di vetro aumenta nel composito e le prestazioni di impatto saranno ridotte in una certa misura perché l'effetto della punta della fibra di vetro sulla frattura del composito è maggiore di quello del vetro rinforzo in fibra.

Con l'aumento del contenuto di fibra di vetro, la fibra di vetro nel composito può formare un'efficace rete spaziale e l'effetto di rinforzo è maggiore dell'effetto della punta in fibra di vetro, che può trasferire meglio il carico applicato alla fibra di rinforzo sotto l'effetto di carico applicato, e quindi migliorare le prestazioni complessive del composito. migliore forza d'urto. La resistenza all'urto del PPS/LGF con una frazione di massa di fibra di vetro del 30% è superiore del 19,4% rispetto a quella del PPS/SGF, da 31kJ/m2 a 37kJ/m2, e la resistenza all'urto con intaglio è superiore del 54,5% (da 7,7kJ/m2 a 11,9kJ/m2).

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