Language
Country/Area
No result found
От термореактивного материала к термопластику: в чем секрет загадочной трансформации композитов с полимерной матрицей?
В мире материаловедения композиты с полимерной матрицей (ПМК) представляют собой тип материала, который сегодня чрезвычайно широко используется. Это композиционные материалы, состоящие из различных коротких или непрерывных волокон и матрицы из органического полимера. Эти материалы не только легкие, но и обладают превосходной устойчивостью к износу, коррозии, а также высокой жесткостью и прочностью в направлении армирующего материала. Таким образом, приложения PMC незаменимы от аэрокосмической до автомобильной промышленности.
«Композиты с полимерной матрицей — это не просто материал, а достижение, объединяющее технологии и инновации».
Матричный материал композитов с полимерной матрицей играет чрезвычайно важную роль, не только связывая волокна вместе, но и отвечая за передачу нагрузок между волокнами. Эти матричные материалы обычно делятся на термореактивные и термопласты. Сегодня в практическом применении доминируют термореактивные материалы, включая различные системы смол, такие как эпоксидные смолы, фенольные смолы, полиуретаны и полиимиды. Эпоксидные смолы продолжают широко использоваться в современной промышленности композитных материалов.
Уникальность термореактивной смолы
Термореактивная смола требует использования отвердителя или отвердителя для ускорения реакции. Ее пропитывают армирующими материалами, а затем отверждают с образованием отвержденного готового продукта. Стоит отметить, что после отверждения такие готовые изделия не могут быть изменены или изменены, за исключением последующей обработки. Эпоксидная смола используется в американской промышленности уже более четырех десятилетий и известна как один из наиболее часто используемых материалов.
«Эпоксидная смола уже давно является лучшим выбором для современных композитных материалов благодаря своим превосходным характеристикам и надежной прочности».
Помимо эпоксидной смолы, в области применения композиционных материалов постепенно завоевывают внимание полиуретановые и фенольные смолы. Эти смолы обеспечивают в равной степени прочность и долговечность при армировании композитов, и их выбор будет зависеть от желаемых эксплуатационных характеристик конечного продукта.
Потенциал термопластичных смол
Представленность термопластических материалов в композитах с полимерной матрицей относительно невелика. Особенность заключается в том, что этот тип материала не подвергается химическим реакциям во время обработки, а превращается в готовый продукт под действием тепла и давления. В отличие от термореактивных пластиков, термопласты можно снова нагревать и придавать им другие формы, что придает им большую гибкость.
«Возможность повторной переработки термопластичных смол делает их особенно важными в условиях меняющегося рыночного спроса».
Применение армирования волокнами и наноматериалов
В композитах с полимерной матрицей добавление волокон приводит к тому, что примерно 60% объема приходится на армирующие волокна. Наиболее распространенные волокнистые материалы включают стекловолокно, графитовое волокно и арамидное волокно. Хотя стекловолокно имеет относительно низкую жесткость, оно также относительно дешево, что делает его широко используемым в различных областях. Кроме того, в качестве наноматериалов внедряются углеродные нанотрубки, которые позволяют существенно улучшить механические свойства при небольшом объемном соотношении (менее 2%).
«Углеродные нанотрубки стали популярным направлением в исследованиях в области материаловедения благодаря своим превосходным механическим свойствам и низкой плотности».
Однако достижение передачи полезной нагрузки между углеродными нанотрубками и полимерной матрицей зависит от хорошей межфазной связи между ними. С этой целью были разработаны различные методы для облегчения связывания между ними, включая стратегии нековалентной и ковалентной модификации. Ожидается, что эти стратегии улучшат характеристики окончательного композита.
Перспективы на будущее
С дальнейшим развитием материаловедения потенциал композитов с полимерной матрицей остается недостаточно изученным. Будь то улучшение характеристик волокон, улучшение технологии переработки смол или исследование новых наноматериалов, они могут стать предметом будущих исследований. Хотя на сегодняшнем рынке доминируют термореактивные материалы, характеристики термопластов, несомненно, открывают новые возможности для будущего дизайна материалов.
Как композиты с полимерной матрицей могут сохранить свою конкурентоспособность на постоянно меняющемся технологическом фронте и удовлетворить будущие потребности?
