Βασικά σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα
Το πολυμερές ενισχυμένο με ίνες άνθρακα (CFRP) είναι ένα σύνθετο υλικό που σχηματίζεται με τη χρήση ίνας από ίνες άνθρακα ή ινών άνθρακα ως ενίσχυση και ρητίνη, κεραμικό, μέταλλο, τσιμέντο, άνθρακα ή καουτσούκ ως μήτρα. .
Είναι μια ίνα υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιείται περισσότερο στην κατασκευή κτιρίων. Οι οργανικές ίνες στην προστατευτική ατμόσφαιρα ανθρακοποιούνται με θερμική επεξεργασία υπό τάση που εφαρμόζεται για να γίνουν ίνες άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα 90% ή περισσότερο.
Τα υλικά CFRP χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στην αεροναυπηγική βιομηχανία και η τεχνολογία αυτή έχει ωριμάσει τη δεκαετία του 1970. Στη δεκαετία του 1960, οι Ηνωμένες Πολιτείες άρχισαν να χρησιμοποιούν υλικά CFRP στον τομέα της πολιτικού μηχανικού. Ωστόσο, τα πειραματικά αποτελέσματα δεν ήταν ικανοποιητικά την εποχή εκείνη και το κόστος της δοκιμής ήταν πολύ υψηλό. Επομένως, η έρευνα και η εφαρμογή υλικών FRP στον τομέα της πολιτικού μηχανικού δεν σημείωσε μεγάλη πρόοδο τις επόμενες δύο δεκαετίες. Μέχρι τη δεκαετία του 1980, χώρες όπως η Ευρώπη, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και η Αυστραλία άρχισαν να δίνουν προσοχή στη σχετική εφαρμοσμένη έρευνα.
一. Τύπος και δομή του CFRP
Πώς γίνεται το CFRP; Πρώτα απ 'όλα, οι ίνες άνθρακα είναι απλά ένα είδος ίνας και είναι αδύνατο να κατασκευαστούν εξαρτήματα χρησιμοποιώντας μόνοι τους. Ως εκ τούτου, οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ως σύνθετο υλικό μαζί με τη ρητίνη. Ανάλογα με τον τύπο της χρησιμοποιούμενης ρητίνης και την ποικιλία και την κατάσταση των ινών άνθρακα, οι οποίες μπορούν να κατασκευαστούν σε διάφορες μορφές όπως τα υφάσματα και οι βραχείες ίνες, οι ιδιότητες των παραγόμενων CFRP είναι επίσης πολύ διαφορετικές. Υπάρχουν τέσσερα κύρια ενδιάμεσα υποστρώματα (υλικά χύτευσης). Οι κύριες μέθοδοι χύτευσης που αντιστοιχούν σε αυτά τα ενδιάμεσα υποστρώματα και τα υλικά χύτευσης είναι επίσης διαφορετικά.
二. Θερμοσκληρυνόμενη και θερμοπλαστική
Υπάρχουν δύο τύποι ρητινών που χρησιμοποιούνται στην CFRP, η μία είναι μια θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη όπως μια εποξική ρητίνη ή μια ακόρεστη πολυεστερική ρητίνη και η άλλη είναι μια θερμοπλαστική ρητίνη όπως πολυπροπυλένιο (PP) ή πολυαμίδιο (ΡΑ). Οι ιδιότητες αυτών των δύο ρητινών ποικίλλουν.
Η θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη είναι ένα μονομερές χαμηλού ιξώδους στο στάδιο εμποτισμού ινών άνθρακα και στη συνέχεια πολυμερίζεται με θέρμανση κατά τη στιγμή της χύτευσης για να γίνει ένα πολυμερές (ρητίνη). Επειδή η αντίδραση πολυμερισμού παίρνει ορισμένο χρόνο, ο κύκλος χύτευσης είναι συνήθως μεγάλος. Ο χρόνος θέρμανσης είναι 2 έως 4 ώρες με τη μέθοδο του αυτοκλείστου που χρησιμοποιείται στην κατασκευή κατασκευαστικών μερών αεροσκάφους.
Όταν χρησιμοποιείται μια θερμοπλαστική ρητίνη, η χύτευση είναι ουσιαστικά η ίδια με εκείνη της συνήθους μορφοποίησης ρητίνης και η χύτευση με έγχυση του μέλους μικρού μεγέθους μπορεί να ολοκληρωθεί σε 10 δευτερόλεπτα και ακόμη μπορεί να σχηματιστεί ένα πολύ μεγάλο μέλος μεγάλου μεγέθους από 1 λεπτό έως αρκετά λεπτά. Ολοκληρώθηκε μέσα. Λόγω της υψηλής απόδοσης επεξεργασίας, είναι εύκολο να επιτευχθεί μείωση του κόστους. Ωστόσο, οι θερμοπλαστικές ρητίνες έχουν υψηλότερα ιξώδη τήξης από τις θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες, έτσι πρέπει να χρησιμοποιούνται μεγάλες πρέσες κατά την επεξεργασία μεγάλων μερών.
