Giới thiệu về composite cốt sợi dài

Hỗn hợp nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi dài đề cập đến chiều dài sợi nhựa nhiệt dẻo gia cố lớn hơn 10 mm, chủ yếu được gia cố bằng sợi thủy tinh, sợi carbon và các loại sợi khác, chất nền nhựa được sử dụng nhiều nhất là PP (polypropylen), tiếp theo là PA (polyamide), các loại khác như vậy như PPS (polyphenylene sulfide), TPU (polyurethane) và các loại nhựa khác, Theo loại nhựa có xử lý bề mặt sợi thích hợp, có thể đạt được kết quả tốt hơn.

Thêm vật liệu sợi vào nhựa có thể cải thiện đáng kể các đặc tính vật liệu tổng thể. Vật liệu composite sợi hấp thụ lực bên ngoài theo ba cách: kéo sợi ra, phá vỡ sợi và phá vỡ nhựa. Với sự gia tăng chiều dài sợi, việc kéo ra sợi cần nhiều năng lượng hơn, điều này có lợi cho việc cải thiện độ bền va đập. Trong vật liệu composite, phần cuối của sợi thường là điểm bắt đầu phát triển vết nứt và số lượng đầu sợi dài ít, điều này cũng giúp cải thiện độ bền va đập. Hỗn hợp sợi dài đan xen, xoay và uốn cong nhau khi đổ đầy khuôn, thay vì xếp dọc theo hướng dòng chảy như hỗn hợp sợi ngắn. Do đó, so với các bộ phận đúc tương tự của hỗn hợp sợi ngắn, các sản phẩm đúc hỗn hợp sợi dài có tính đẳng hướng cao hơn, độ phẳng tốt hơn và độ cong vênh nhỏ hơn, do đó kích thước ổn định hơn. Nhiệt độ biến dạng nhiệt của nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi dài cũng cao hơn nhiệt độ biến dạng nhiệt của nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi ngắn. Do đó, vật liệu tổng hợp sợi dài thể hiện hiệu suất tốt hơn so với vật liệu tổng hợp sợi ngắn và có thể cải thiện độ cứng, độ bền nén, độ bền uốn và khả năng chống rão. Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được chia thành cốt sợi dài và cốt sợi ngắn.

Phương pháp này là cắt vật liệu sơ chế thu được bằng cách ngâm tẩm nóng chảy để thu được các hạt 6-10mm. Chiều dài của hạt phù hợp với chiều dài của sợi và sợi được phân bố đều trong nhựa để vật liệu có độ bền va đập và mô đun cao, giảm cong vênh, giảm tỷ lệ co ngót, tăng độ ổn định kích thước , và khả năng chống mỏi của sản phẩm được cải thiện.

Các hạt có thể được làm nóng bằng máy ép phun và được bơm vào khuôn, sau đó được làm nóng và tạo áp suất trong khuôn. Theo loại nhựa nhiệt dẻo và hình dạng sản phẩm của vật liệu composite, nhiệt độ, áp suất và thời gian của các thông số quy trình được điều chỉnh. Phương pháp ép phun có thể chuẩn bị các sản phẩm có hình dạng phức tạp, giúp mở rộng đáng kể lĩnh vực ứng dụng.

Phương pháp đúc đơn giản nhất là lấy lớp chuẩn bị nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi, chồng chất nhiều lớp, phương pháp chồng chất là hai lớp liền kề 0/90 độ, sau đó trong tấm ép để ép nóng, để thu được tấm hoặc hình dạng đơn giản khác . Phương pháp này là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để chuẩn bị tờ và tờ. Để nâng cao hiệu quả làm việc, cũng có thể sử dụng máy cán hai cuộn và ba cuộn để đúc.

Ngoài ra, tấm prepreg được cắt theo kích thước của khuôn và được nung nóng trong lò sưởi đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của nhựa. Sau đó, nó được đưa vào khuôn ép để ép nóng và làm nguội nhanh để thu được sản phẩm. Chu kỳ hình thành của phương pháp này là ngắn. Nó phù hợp với các sản phẩm có độ dày và mật độ thay đổi lớn, các hình dạng phức tạp như lồi, lõm hoặc radian, cũng như các sản phẩm có các bộ phận kim loại nhúng. Phương pháp này có mức tiêu thụ năng lượng và chi phí sản xuất thấp, nhưng hiệu quả sản xuất cao.

Phương pháp này là một quy trình sản xuất điển hình có thể sản xuất vật liệu composite một cách liên tục và tiết kiệm. Công nghệ đúc ép đùn là một quy trình sản xuất liên tục, tự động cho vật liệu composite có hàm lượng sợi cao, hiệu suất cao và chi phí thấp. Trong phương pháp này, sợi dài được ngâm tẩm với nhựa, sau đó đi qua khuôn tạo hình có hình dạng mặt cắt nhất định và làm cho nó đông đặc trong khuôn, sau đó sản phẩm được kéo ra khỏi quá trình tạo khuôn. Quá trình ép đùn có những ưu điểm sau: chẳng hạn như độ nhớt của nhựa có thể được điều chỉnh bất cứ lúc nào, hàm lượng chất xơ có thể lên tới 80 phần trăm; Tự động kiểm soát quá trình sản xuất, hiệu quả sản xuất cao; Độ bền dọc và ngang của sản phẩm có thể được điều chỉnh tùy ý để đáp ứng các yêu cầu về tính chất cơ học khác nhau của sản phẩm; Chất lượng sản phẩm ổn định, độ lặp lại tốt, độ dài có thể cắt tùy ý; Không có chất thải góc trong quá trình sản xuất và sản phẩm không cần xử lý sau, vì vậy nó tiết kiệm lao động, vật liệu và tiêu thụ năng lượng so với các quy trình khác.

Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi dài làm vật liệu kết cấu có thể được sử dụng trong công nghiệp, dân dụng, quân sự và các lĩnh vực khác, đã được ứng dụng trong hàng không vũ trụ, ô tô, thiết bị điện, thông tin liên lạc, thiết bị thể thao và các lĩnh vực khác.

"Bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng và trọng lượng nhẹ cho ô tô" thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của việc chuẩn bị, thiết kế và ứng dụng composite nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi dài. Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi thủy tinh dài dựa trên polypropylen (PP) đã được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận đầu cuối ô tô. Dữ liệu cho thấy 80% nhu cầu về vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi thủy tinh dài đến từ ngành công nghiệp ô tô (phụ tùng thay thế), đã được sử dụng rộng rãi trong các loại ô tô thương hiệu châu Âu. Các yêu cầu đặc biệt về hiệu suất cao và sự đa dạng của các bộ phận ô tô cũng làm cho vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi dài có nhiều sự lựa chọn hơn cho sợi và nhựa. Vật liệu composite dẻo nhiệt dẻo gia cường sợi dài được sử dụng trong các bộ phận sau: mô-đun mặt trước, bảng điều khiển, mô-đun cửa, thân xe, tấm đáy và các bộ phận có hình dạng phức tạp khác, bao gồm các bộ phận phức tạp thu được từ quy trình ép phun, cửa ra vào và Cửa sổ, thân xe tấm đáy, dụng cụ, v.v., hoặc làm vật liệu nhiều lớp như tấm bảo vệ vận chuyển và trần của xe tải hộp. Và việc sử dụng vật liệu composite sợi carbon trong ô tô cao cấp hoặc ô tô thể thao, ô tô đua cũng ngày càng nhiều, thậm chí có sự xuất hiện của toàn bộ ô tô bằng sợi carbon tổng hợp.

Sự phát triển của đường sắt cao tốc ở Trung Quốc có nhiều nhu cầu hơn đối với vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi dài, và hiệu suất của các bộ phận khác nhau cũng khác nhau, điều này cũng làm cho vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi dài của đường sắt cao tốc cho thấy sự phát triển phong phú và đầy màu sắc.

Các sợi hiệu suất cao như aramid, trọng lượng phân tử cực cao, sợi polyetylen và sợi carbon có độ bền cao và mô đun cao được đúc thành vật liệu composite dẻo nhiệt dẻo, có thể được sử dụng làm áo giáp, khiên, mũ bảo hiểm, v.v. Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo gia cố bằng sợi dài và sợi dài hiệu suất cao cũng có thể được sử dụng trong xe tăng, xe bọc thép và các loại áo giáp khác.

Hàng không có nhu cầu đặc biệt đối với các vật liệu tiên tiến và hiệu suất cao, và các sản phẩm khác nhau trong lĩnh vực này có các yêu cầu đa dạng đối với vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo gia cố sợi dài, trong đó vật liệu tổng hợp sợi carbon là nổi bật nhất. Vật liệu tổng hợp sợi được sử dụng rộng rãi trong tên lửa, tên lửa và máy bay tốc độ cao vì các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo và tuyệt vời của chúng. Ví dụ, việc sử dụng vật liệu tổng hợp sợi carbon và nhựa được chế tạo trong máy bay, vệ tinh, tên lửa và các phương tiện không gian khác, không chỉ lực đẩy lớn, tiếng ồn thấp; Và vì trọng lượng nhẹ nên tiêu thụ điện năng ít hơn, có thể tiết kiệm rất nhiều nhiên liệu.

Việc sử dụng vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi dài trong lĩnh vực vật liệu xây dựng cao cấp chủ yếu dựa trên tấm, chủ yếu bằng PP gia cố sợi thủy tinh, trọng lượng nhẹ, cường độ riêng cao, mô đun cụ thể, chống ăn mòn, chống nước tốt, dễ dàng sử dụng, chi phí thấp, có thể cắt theo nhu cầu, có thể lắp đặt bằng vít, đinh tán, cũng có thể hàn nóng chảy và các ưu điểm khác, Nó có thể được sử dụng làm tấm ốp tường, tấm lót tường và khuôn mẫu xây dựng. Vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi dài liên tục cũng có thể được sử dụng để sản xuất ống nhựa chất lượng cao.