Language
Country/Area
No result found
Загадочное происхождение армированного волокном пластика: как он был создан?
Армированный волокном пластик (FRP), также известный как армированный волокном полимер (или волокно в американском английском), представляет собой композитный материал, состоящий из полимерной матрицы, армированной волокнами. Обычно это стеклянные, углеродные, арамидные или базальтовые волокна, хотя также используются менее распространенные волокна, такие как бумажные, древесные, борные или асбестовые. В качестве полимера обычно используют эпоксидную, винилэфирную или полиэфирную термореактивную смолу, хотя в настоящее время по-прежнему используются фенольные смолы. Сегодня FRP широко используется в аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и строительной отраслях, его можно встретить даже в бронежилетах и баллонах автономных дыхательных аппаратов.
Обзор истории
Самые первые армированные волокном пластики привлекли внимание многих ученых благодаря своим уникальным свойствам. В начале 20 века Бакелит считался первым армированным волокном пластиком. Чтобы понять этот процесс, мы можем проследить его историю до химика Лео Бакеланда, чьи исследования были направлены на поиск замены ракушечному клею. По мере того, как росло его понимание многих природных смол и волокон как полимеров, Бакеланд начал экспериментировать с реакциями фенола и формальдегида. В 1905 году ему впервые удалось создать твердый, формуемый материал — первый в мире синтетический пластик — бакелит.
В 1930-х годах исследования в области коммерческого применения армированных волокном пластиков были в самом разгаре. В Великобритании такие пионеры, как Норман де Брюйне, провели множество исследований, особенно в авиационной отрасли. Удивительное открытие произошло в 1932 году, когда исследователь Геймс Слейтер случайно создал стеклянные волокна, продувая сжатый воздух в струю расплавленного стекла. Впоследствии они объединились с Corning и в 1935 году начали применять эту технологию для производства своего запатентованного материала «fibreglas».
«Армированные волокном пластики начинают демонстрировать большой потенциал в качестве конструкционных строительных материалов».
Процесс производства FRP
Производство FRP включает два основных процесса: один — изготовление и формование сырья, а другой — прикрепление волокнистых материалов к матрице. Исходный полимерный материал называется матрицей — это относительно хрупкий пластик, армированный волокнами для придания ему прочности и эластичности.
«В армированных волокном пластиках наличие волокон значительно улучшает механические свойства материала».
Процесс производства и формования волокна
В процессе производства FRP волокна изготавливаются в двух- или трехмерной форме для улучшения их свойств. Эта разработка обусловлена потребностями с точки зрения стоимости, механических свойств и устойчивости к ударным повреждениям. Предварительно сформированная форма волокна представляет собой материальную форму перед дальнейшим соединением с матрицей, которое включает такие методы, как ткачество, вязание, плетение и шитье.
Процесс формования
Большинство деталей из армированного волокном пластика изготавливаются методом механической обработки с использованием пресс-форм. Предварительно сформированные волокна могут быть сухими или предварительно пропитанными смолой, а конечная деталь отверждается в форме для придания желаемой формы. Сложная конструкция пресс-формы, а также применение тепла и давления могут улучшить качество материала.
Преимущества и ограничения FRP
Появление армированных волокном пластиков не только произвело революцию в материаловедении, но и способствовало развитию различных отраслей промышленности. Например, в аэрокосмической отрасли широко используются материалы FRP благодаря их высокой прочности, легкому весу и высокой коррозионной стойкости. Однако процесс производства этих материалов является дорогостоящим, что ограничивает их широкое применение в определенных областях.
В истории материаловедения в целом армированные волокном пластики являются одновременно продуктом технологических инноваций и воплощением растущего промышленного спроса. Как в будущем, по мере развития технологий и расширения сфер их применения, развитие армированных волокном пластиков повлияет на нашу жизнь?
