Koje su razlike od termoplastičnih kompozita od karbonskih vlakana na visokim temperaturama?

Termoplastični kompoziti karbonskih vlakana su novi kompozitni materijali sastavljeni od armature i termoplastične matrice ojačanja vlakana i termoplastične smole. Ugljična vlakna kao armatura ima karakteristike visoke čvrstoće, visokog modula i niske gustoće, pružajući odlična mehanička svojstva za kompozitne materijale. Najčešće korištene matrice termoplastične smole uključuju polieterhethetkene (PEED), polifenilen sulfid (PPS) i poliamid (PA), itd. Ove smole daju kompozitne materijale dobre plastičnosti i recikliranja.

Osnovna svojstva termoplastičnih kompozita od karbonskih vlakana uključuju visoku čvrstoću, veliku krutost, nisku gustoću, otpornost na koroziju i oznaku. U usporedbi s termosettivnim kompozitima, termoplastični kompoziti imaju bolju otpornost na udarce, kraći ciklus oblikovanja i zavarivanje. Pored toga, termoplastični kompoziti pokazuju bolju žilavost i toleranciju na štetu na visokim temperaturama, što im daje značajne prednosti u visokoj temperaturi.

Termoplastični kompoziti karbonskih vlakana pokazuju odličnu zadržavanje mehaničke imovine pod visokim temperaturnim uvjetima. Studije su pokazale da takvi materijali i dalje mogu održavati visoku čvrstoću i modul čak i pod visokim temperaturnim uvjetima iznad 200 stepeni. Na primjer, brzina zadržavanja snage u obliku karbonskih vlakana u 200 stepeni u 200 stepeni može dostići više od 80%, što je mnogo veće od tradicionalnih termozetinskih kompozita.

Učinak visoke temperature na mehanička svojstva termoplastičnih kompozita od karbonskih vlakana uglavnom se odražava na stepenu omekšavanja matrice smole i čvrstoće povezivanja sučelja. Kako se temperatura povećava, modul matrice smole opada, što rezultira smanjenjem ukupne krutosti kompozita. Međutim, zbog stabilnosti visoke temperature u armaturu ugljičnog vlakana, smanjenje snage kompozita relativno je malo. Pored toga, razumni izbor matrice smole i optimizaciju vezanja sučelja mogu efikasno poboljšati mehanička svojstva sa visokim temperaturama.

Kompoziti termoplastične ugljične vlakne pokazuju izvrsnu toplotnu stabilnost i otpornost na puzanje na visokim temperaturama. Toplinska stabilnost se uglavnom odražava u dimenzionalnoj stabilnosti i hemijskoj stabilnosti materijala pod visokim temperaturnim okruženjem. Na primjer, kompoziti karbonskih vlakana za peek mogu se dugo koristiti po 250 stepeni, a kratkotrajna temperatura upotrebe može dostići preko 300 stepeni i održavati dobru dimenzionalnu stabilnost i hemijsku asortiman u okviru ovog temperaturnog opsega.

Otpornost na puzanje važan je indikator za mjerenje sposobnosti materijala da se odupre deformaciji pod visokom temperaturom i kontinuiranom opterećenju. Zbog prisustva armature od karbonskih vlakana, termoplastičnih kompoziti karbonskih vlakana pokazuju izvrsnu otpornost na puzanje na visokim temperaturama. Studije su pokazale da je u 200 stepeni i stalnim opterećenjem kompozita od ugljičnih vlakana na bazi pekova znatno niži od tradicionalnih metalnih materijala, a stopa puzanja postepeno se s vremenom smanjuje. Ova odlična otpornost na puzanje čini termoplastične kompoziti karbonskih vlakana imaju široke izglede za primjenu u visokim temperaturnim nosivim konstrukcijama.

Pored odličnih mehaničkih svojstava i termičke stabilnosti, kompoziti termoplastičnog ugljičnog vlakana takođe pokazuju jedinstvena funkcionalna svojstva na visokim temperaturama. Prva je električna provodljivost. Sama karbonska vlakna ima dobru električnu provodljivost, što omogućava kompozitnom materijalu za održavanje stabilne električne provodljivosti na visokim temperaturama. Ova značajka omogućava upotrebu termoplastičnih kompozita od karbonskih vlakana za statički disipacijski i elektromagnetski štitnik u okruženjima sa visokim temperaturama.

Druga je toplotna provodljivost. Iako je toplotna provodljivost matrice smole loša, visoka toplotna provodljivost ugljičnog vlakana čini kompozitni materijal u cjelini imaju dobru toplinsku provodljivost. U okruženju visokog temperature, ova toplotna provodljivost pomaže brzoj difuziji topline, sprječava lokalno pregrijavanje i poboljšava sigurnost materijala.

Posljednji je elektromagnetski učinak zaštite. Provodna mrežna struktura ugljičnih vlakana omogućava termoplastičnim kompozitima karbonskih vlakana za održavanje dobrih efekata elektromagnetskog oklopa na visokim temperaturama. Studije su pokazale da čak i na visokim temperaturi od 200 stepeni, kompoziti karbonskih vlakana za peek i dalje mogu održavati elektromagnetsku zaštitnu efikasnost više od 60db, što je mnogo veće od tradicionalnih metalnih materijala