Які продукти підходять для процесу пултрузії?

Які продукти підходять для процесу пултрузії?

Обговорення переваг і недоліків пултрузійних композитних матеріалів та їх застосування

ТОВ «Азіатські композитні матеріали (Таїланд)»

Піонери склопластикової промисловості в Таїланді

Електронна пошта:yoli@wbo-acm.comWhatsApp: +66966518165 

Пультрузіякомпозитні матеріали– це високопродуктивні композити на основі полімерів, армованих волокнами (FRP), виготовлені за допомогою безперервного процесу, відомого як пултрузія.

У цьому процесі безперервні волокна (такі як скло або вуглець) протягуються через ванну з термореактивною смолою (наприклад, епоксидною, поліестеровою або вініловим естером), а потім використовуються форми для надання матеріалу бажаної форми. Потім смола твердне, утворюючи твердий, легкий та міцний композитний продукт.

ПультрузіяСмоли 

Матрична смола є ключовим компонентом пултрузійних композитних матеріалів. До поширених пултрузійних смол належать епоксидні, поліуретанові, фенольні, вініловетерні та нещодавно широко досліджені термопластичні смоляні системи. Через характеристики пултрузійних композитних матеріалів матрична смола повинна мати низьку в'язкість та високу швидкість реакції за високих температур. Вибираючи матричну смолу, необхідно враховувати такі фактори, як швидкість реакції пултрузії та в'язкість смоли. Висока в'язкість може впливати на ефект змащування під час виробництва виробу.

Епоксидна смола 

Пультрузійні композитні матеріали, виготовлені з епоксидних пултрузійних смол, демонструють високу міцність і можуть використовуватися в умовах високих температур, завдяки швидкому затвердінню.

швидкість. Однак, такі проблеми, як крихкість матеріалу, короткий період застосування, погана проникність та висока температура затвердіння, обмежують розвиток вітроенергетичної галузі в Китаї, особливо матеріалів для лопаток та коренів вітрових турбін.

Поліуретан 

Поліуретанова смола має нижчу в'язкість, що дозволяє використовувати більший вміст скловолокна порівняно з поліефірними або вінілефірними смолами. Це призводить до того, що пултрузійні поліуретанові композитні матеріали мають модуль пружності при вигині, близький до модуля пружності алюмінію. Поліуретан демонструє чудові технологічні характеристики порівняно з іншими смолами.

Фенольна смола 

В останні роки пултрузійні композитні матеріали з використанням фенольних смол привернули увагу завдяки своїй низькій токсичності, низькому димоутворенню, вогнестійкості та знайшли застосування в таких галузях, як залізничний транспорт, морські нафтові бурові платформи, цехи, стійкі до хімічної корозії, та трубопроводи. Однак традиційні реакції затвердіння фенольних смол є повільними, що призводить до тривалих циклів формування та утворення бульбашок під час швидкого безперервного виробництва, що впливає на характеристики продукту. Для подолання цих проблем часто використовуються системи кислотного каталізу.

Вініловетерна смола 

Вінілові ефірні спиртові смоли характеризуються чудовими механічними властивостями, термостійкістю, стійкістю до корозії та швидким затвердінням. Приблизно у 2000 році вони були однією з найкращих смол для пултрузійних виробів.

Термопластична смола 

Термопластичні композити долають екологічні недоліки термореактивних композитів, пропонуючи високу гнучкість, ударостійкість, добру стійкість до пошкоджень та демпфуючи властивості. Вони стійкі до хімічної та екологічної корозії, швидко затвердівають без хімічних реакцій та можуть бути швидко оброблені. До поширених термопластичних смол належать поліпропілен, нейлон, полісульфід, поліефіретеркетон, поліетилен та поліамід.

Порівняно з традиційними матеріалами, такими як метал, кераміка та неармовані пластмаси, пултрузійні композити, армовані скловолокном, мають кілька переваг. Вони володіють унікальними можливостями індивідуального проектування для задоволення конкретних вимог до продукту.

ПеревагиПультрузіяКомпозитні матеріали:

1. Ефективність виробництва: Пультрузійне формування – це безперервний процес з такими перевагами, як високий обсяг виробництва, нижчі витрати та швидші терміни доставки порівняно з альтернативними методами виробництва композитів.

2. Високе співвідношення міцності до ваги: ​​Композитні матеріали, отримані методом пултрузії, міцні та жорсткі, але водночас легкі. Пултрузії з вуглецевого волокна значно легші за метали та інші матеріали, що робить їх придатними для застосування в аерокосмічній, автомобільній та транспортній галузях, де важлива вага.

3. Стійкість до корозії: композити FRP демонструють високу стійкість до корозії, що робить їх придатними для застосування в таких галузях, як хімічна переробка, морське судноплавство, нафта та природний газ.

4. Електрична ізоляція: Скловолокнисті пултрузії можуть бути розроблені непровідними, що робить їх ідеальним вибором для електричних застосувань, що вимагають діелектричних характеристик.
Стабільність розмірів: пултрузійні композитні матеріали не деформуються та не тріскаються з часом, що має вирішальне значення для застосувань з точними допусками.

5. Індивідуальне проектування: Компоненти, отримані методом пултрузії, можуть виготовлятися різних форм і розмірів, включаючи стрижні, труби, балки та більш складні профілі. Вони легко налаштовуються, що дозволяє варіювати дизайн за типом волокна, об'ємом волокна, типом смоли, поверхневим покриттям та обробкою для задоволення конкретних вимог до продуктивності та застосування.

Недоліки використанняpультразвукКомпозитні матеріали:

1. Обмежені геометричні форми: Пультрузійні композитні матеріали обмежені компонентами з постійним або майже постійним поперечним перерізом через безперервний виробничий процес, де армований волокном матеріал протягується через форми.

2. Високі виробничі витрати: Форми, що використовуються для пултрузійного формування, можуть бути дорогими. Вони повинні бути виготовлені з високоякісних матеріалів, здатних витримувати нагрівання та тиск процесу пултрузії, і повинні бути виготовлені з дотриманням суворих допусків на обробку.

3. Низька поперечна міцність: Поперечна міцність пултрузійних композитних матеріалів нижча за поздовжню міцність, що робить їх слабшими в напрямку, перпендикулярному до волокон. Цю проблему можна вирішити, включивши багатоосьові тканини або волокна під час процесу пултрузії.

4. Складний ремонт: Якщо композитні матеріали, отримані методом пултрузії, пошкоджені, їх ремонт може бути складним. Можливо, знадобиться заміна цілих компонентів, що може бути як дорогим, так і трудомістким.

ЗастосуванняПультрузіяКомпозитні матеріалиpультразвукКомпозитні матеріали знаходять широке застосування в різних галузях промисловості, зокрема:

1. Аерокосмічна галузь: компоненти для літаків та космічних апаратів, такі як керуючі поверхні, шасі та опорні конструкції.

2. Автомобільна промисловість: Автомобільні компоненти, включаючи карданні вали, бампери та компоненти підвіски.

3. Інфраструктура: Арматура та компоненти для інфраструктури, такі як шпали, мостові покриття, ремонт та армування бетону, опори електромереж, електричні ізолятори та траверси.

4. Хімічна обробка: Обладнання для хімічної обробки, таке як труби та підлогові решітки.

Медицина: Армування для брекетів та ендоскопічних зондів.

5. Морське обладнання: Морське застосування, включаючи щогли, рейки, докові палі, анкерні штифти та доки.

6. Нафта і газ: застосування в нафтогазовій галузі, включаючи гирла свердловин, трубопроводи, штанги насосів і платформи.

7. Вітрова енергетика: Компоненти для лопатей вітрових турбін, такі як підсилення лопатей, ковпачки лонжеронів та ребра жорсткості кореня.

8. Спортивне спорядження: Компоненти, що потребують постійного поперечного перерізу, такі як лижі, лижні палиці, спорядження для гольфу, весла, компоненти для стрільби з лука та стовпи для наметів.

Порівняно з традиційними металами та пластмасами, пултрузійні композитні матеріали пропонують численні переваги. Якщо ви інженер-матеріалозробник, який шукає високоефективні композитні матеріали для свого застосування, пултрузійні композитні матеріали є життєздатним вибором.