Introduzione ai compositi rinforzati con fibre lunghe

Il composito termoplastico rinforzato con fibre lunghe si riferisce a una lunghezza della fibra superiore a 10 mm termoplastico rinforzato, fibra rinforzata a fibra di vetro, fibra di carbonio e altre fibre principalmente, il substrato di resina più utilizzato è PP (polipropilene), seguito da PA (poliammide), altro simile come PPS (polifenilensolfuro), TPU (poliuretano) e altre resine, in base al tipo di resina con un appropriato trattamento superficiale della fibra, possono ottenere risultati migliori.

L'aggiunta di materiali in fibra nella resina può migliorare notevolmente le proprietà complessive del materiale. I materiali compositi in fibra assorbono le forze esterne in tre modi: estrazione della fibra, rottura della fibra e rottura della resina. Con l'aumento della lunghezza della fibra, l'estrazione della fibra richiede più energia, il che favorisce il miglioramento della resistenza all'urto. Nei materiali compositi, l'estremità della fibra è spesso il punto di inizio della crescita delle crepe e il numero di estremità lunghe della fibra è ridotto, il che migliora anche la resistenza all'urto. I mix di fibre lunghe si intrecciano, si girano e si piegano l'un l'altro durante il riempimento dello stampo, invece di allinearsi lungo la direzione del flusso come i mix di fibre corte. Pertanto, rispetto alle stesse parti di stampaggio di miscele di fibre corte, i prodotti stampati misti a fibra lunga hanno un'isotropia più elevata, una migliore planarità e una minore deformazione, quindi la dimensione è più stabile. La temperatura di deformazione termica dei termoplastici rinforzati con fibre lunghe è anche superiore a quella dei termoplastici rinforzati con fibre corte. Pertanto, i compositi a fibra lunga mostrano prestazioni migliori rispetto ai compositi a fibra corta e possono migliorare la rigidità, la resistenza alla compressione, la resistenza alla flessione e la resistenza allo scorrimento. I compositi termoplastici si dividono in rinforzati con fibre lunghe e rinforzati con fibre corte.

Il metodo consiste nel tagliare il materiale prepreg ottenuto fondendo l'impregnazione per ottenere 6-10 particelle mm. La lunghezza della particella è coerente con la lunghezza della fibra e la fibra è distribuita uniformemente nella resina in modo che il materiale abbia un'elevata resistenza all'urto e modulo, la deformazione è ridotta, il tasso di restringimento è ridotto, la stabilità dimensionale è aumentata , e la resistenza alla fatica del prodotto è migliorata.

Le particelle possono essere riscaldate da una macchina per lo stampaggio a iniezione e iniettate nello stampo, quindi riscaldate e pressurizzate nello stampo. In base al tipo di resina termoplastica e alla forma del prodotto del materiale composito, vengono regolati la temperatura, la pressione e il tempo dei parametri di processo. Il metodo di stampaggio ad iniezione può preparare prodotti con forme complesse, il che amplia notevolmente il campo di applicazione.

Il metodo di stampaggio più semplice consiste nel prendere il prepreg termoplastico rinforzato con fibre risultante, la sovrapposizione multistrato, il metodo di sovrapposizione è di due strati adiacenti 0/90 gradi, e quindi nella piastra di pressatura per la pressatura a caldo, per ottenere un foglio o un'altra forma semplice . Questo metodo è il metodo più comunemente utilizzato per la preparazione di fogli e fogli. Per migliorare l'efficienza lavorativa, per lo stampaggio è possibile utilizzare anche la calandratura a doppio rullo ea tre rulli.

Inoltre, la lastra di prepreg viene tagliata in base alle dimensioni dello stampo e riscaldata nel forno di riscaldo ad una temperatura superiore a quella di fusione della resina. Successivamente viene inviato nello stampo di pressatura per una rapida pressatura a caldo e raffreddamento per l'ottenimento del prodotto. Il ciclo di formatura di questo metodo è breve. È adatto per prodotti con grandi variazioni di spessore e densità, forme complesse come convesse, concave o radianti e anche per prodotti con parti metalliche incorporate. Questo metodo ha un basso consumo energetico e costi di produzione, ma un'elevata efficienza di produzione.

Questo metodo è un tipico processo di produzione in grado di produrre materiali compositi in modo continuo ed economico. La tecnologia di stampaggio a pultrusione è un processo di produzione continuo e automatico per materiali compositi ad alto contenuto di fibre, ad alte prestazioni ea basso costo. In questo metodo, la fibra lunga viene impregnata di resina, quindi passa attraverso lo stampo di formatura con una certa forma della sezione trasversale e la fa solidificare nello stampo, quindi il prodotto viene estratto dal processo di formatura dello stampo. Il processo di stampaggio per estrusione presenta i seguenti vantaggi: come la viscosità della resina può essere regolata in qualsiasi momento, il contenuto di fibre può arrivare fino all'80%; Controllo automatico del processo produttivo, alta efficienza produttiva; La resistenza longitudinale e trasversale del prodotto può essere regolata arbitrariamente per soddisfare i requisiti delle diverse proprietà meccaniche del prodotto; La qualità del prodotto è stabile, la ripetibilità è buona, la lunghezza può essere tagliata arbitrariamente; Non ci sono sprechi d'angolo nella produzione e il prodotto non necessita di post-elaborazione, quindi risparmia manodopera, materiali e consumo di energia rispetto ad altri processi.

I compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe come materiali strutturali possono essere utilizzati in settori industriali, civili, militari e altri, sono stati applicati in campo aerospaziale, automobilistico, apparecchiature elettriche, comunicazioni, attrezzature sportive e altri campi.

"Protezione ambientale, risparmio energetico e leggerezza automobilistica" promuovono il rapido sviluppo della preparazione, della progettazione e dell'applicazione di compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe. I compositi termoplastici rinforzati con fibra di vetro lunga a base di polipropilene (PP) sono stati ampiamente utilizzati nelle parti terminali automobilistiche. I dati mostrano che l'80% della domanda di compositi termoplastici rinforzati con fibra di vetro lunga proviene dall'industria automobilistica (pezzi di ricambio), che è stata ampiamente utilizzata nelle auto di marca europea. I requisiti speciali di alte prestazioni e diversificazione delle parti automobilistiche fanno sì che i compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe abbiano più scelte per fibre e resina. I compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe vengono utilizzati nelle seguenti parti: modulo frontale, cruscotto, modulo porta, carrozzeria, piastra inferiore e altre parti di forma complessa, comprese le parti complesse ottenute mediante il processo di stampaggio a iniezione, porte e finestre, carrozzeria piastra inferiore, strumenti e così via, o come materiali laminati come la piastra di protezione del carrello e il soffitto dei furgoni. E anche l'uso di materiali compositi in fibra di carbonio nelle auto di fascia alta o nelle auto sportive e nelle auto da corsa è in aumento, e persino l'aspetto dell'intero veicolo composito in fibra di carbonio.

Lo sviluppo della ferrovia ad alta velocità in Cina ha più richieste di compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe e le prestazioni di diverse parti sono diverse, il che rende anche i compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe della ferrovia ad alta velocità uno sviluppo ricco e colorato.

Fibre ad alte prestazioni come fibra aramidica, ad altissimo peso molecolare, ad alta resistenza e fibra di polietilene ad alto modulo e fibra di carbonio sono stampate in materiali compositi termoplastici, che possono essere utilizzati per giubbotti antiproiettile, scudi, caschi e così via. I compositi termoplastici rinforzati con fibra lunga e resina ad alte prestazioni possono essere utilizzati anche in carri armati, veicoli corazzati e altre armature.

L'aviazione ha una richiesta speciale di materiali avanzati e ad alte prestazioni e diversi prodotti in questo campo hanno requisiti diversificati per i compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe, tra i quali i compositi in fibra di carbonio sono i più importanti. I compositi in fibra sono ampiamente utilizzati in razzi, missili e velivoli ad alta velocità per le loro proprietà fisiche e chimiche uniche ed eccellenti. Ad esempio, l'uso di materiali compositi in fibra di carbonio e plastica realizzati su aerei, satelliti, razzi e altri veicoli spaziali, non solo grande spinta, basso rumore; E grazie alla loro leggerezza, quindi al minor consumo di energia, possono far risparmiare molto carburante.

L'uso di materiale composito termoplastico rinforzato con fibre lunghe nel campo dei materiali da costruzione di alta qualità si basa principalmente su una piastra, principalmente con PP rinforzato con fibra di vetro, peso leggero, elevata resistenza specifica, modulo specifico, resistenza alla corrosione, buona resistenza all'acqua, facile da uso, basso costo, può essere tagliato in base alle necessità, può essere installato con viti, rivetti, può anche essere saldato a caldo e altri vantaggi, può essere utilizzato come pannello da parete, pannello da parete e modello di costruzione. I compositi termoplastici rinforzati con fibre lunghe continue possono essere utilizzati anche per realizzare tubi in plastica di alta qualità.