Comparação de desempenho de compósitos PPS reforçados com fibra de vidro longa/curta

Os materiais compósitos de fibra de vidro curta (SGF) preenchidos com PPS têm as vantagens de alta resistência, alta resistência ao calor, retardador de chama, fácil processamento, baixo custo, etc., nos setores automotivo, eletrônico, elétrico, mecânico, instrumentação, aviação, aeroespacial, militar e outros campos fizeram aplicações.

Fibra de vidro longa preenchida com PPS (LGF)materiais compostos têm as vantagens de alta tenacidade, baixa deformação, resistência à fadiga, boa aparência do produto, etc., podem ser usados ​​para impulsores de aquecedores de água, carcaças de bombas, juntas, válvulas, impulsores e carcaças de bombas químicas, rotores e carcaças de água de resfriamento, residências peças do aparelho.

Então, quais são as diferenças específicas no desempenho dos compósitos PPS reforçados com fibra de vidro curta (SGF) e fibra de vidro longa (LGF)?

Neste artigo, o desempenho abrangente de compósitos PPS/SGF (fibra de vidro curta) e compósitos PPS/LGF (fibra de vidro longa) é comparado, no qual os compósitos PPS/LGF são preparados pelo processo de impregnação por fusão e os compósitos PPS/SGF são preparados por processo de granulação de parafuso duplo de mistura por fusão, a razão para usar o processo de impregnação por fusão é conseguir a impregnação de feixes de fibras na matriz de impregnação, e a fibra não danifica as fibras. Finalmente, a comparação das propriedades mecânicas dos dois dados fornecerá suporte técnico para o lado aplicado dos cientistas na seleção de materiais.

Análise de desempenho mecânico

As fibras de reforço adicionadas à matriz de resina podem formar um esqueleto de suporte e, quando o compósito é submetido a forças externas, as fibras de reforço podem efetivamente suportar o efeito de cargas externas; ao mesmo tempo, podem absorver energia por fratura e deformação para melhorar as propriedades mecânicas da resina. A figura a seguir mostra as propriedades de tração e flexão de compósitos PPS/SGF e PPS/LGF com diferentes teores de fibra de vidro, respectivamente.

Pode-se observar que a resistência à tração e à flexão dos compósitos aumentam gradualmente com o aumento da quantidade de fibra de vidro adicionada. A principal razão é que quando o teor de fibra de vidro aumenta, há mais fibras de vidro no material compósito para suportar a força externa, e a matriz de resina entre as fibras de vidro torna-se mais fina devido ao aumento da quantidade de fibra de vidro, que é mais favorável à construção da estrutura reforçada com fibra de vidro; portanto, o aumento do teor de fibra de vidro torna o material compósito sob a carga aplicada, o estresse é mais transferido da resina para as fibras de vidro, o que efetivamente melhora as propriedades de tração e flexão do material compósito. As propriedades de tração e flexão do compósito são efetivamente melhoradas.

As propriedades de tração e flexão dos compósitos PPS/LGF são maiores do que as dos compósitos PPS/SGF. Na fração de massa de fibra de vidro de 30 por cento, as resistências à tração dos compósitos PPS/SGF e PPS/LGF são 110 MPa e 122 MPa, respectivamente; as resistências à flexão são 175 MPa e 208 MPa, respectivamente; e o módulo de elasticidade à flexão são 8 GPa e 9 GPa, respectivamente.

A resistência à tração, resistência à flexão e módulo de elasticidade à flexão dos compósitos PPS/LGF foram 11,0 por cento, 18,9 por cento e 11,3 por cento maiores do que os dos compósitos PPS/SGF, respectivamente. a retenção de comprimento da fibra de vidro em compósitos PPS/LGF foi maior, e os compósitos tiveram melhor resistência à carga e propriedades mecânicas sob o mesmo teor de fibra de vidro.

A figura abaixo mostra a resistência ao impacto com entalhe e resistência ao impacto sem entalhe de compósitos PPS/LGF e PPS/SGF.

Pode-se observar que a resistência ao impacto do compósito diminui com menor teor de fibra de vidro, principalmente porque o menor teor de fibra de vidro não pode formar uma melhor rede de transferência de tensão no compósito, o que faz com que a fibra de vidro exista na forma de defeitos quando o compósito é submetido a carga de impacto, resultando em uma diminuição na resistência ao impacto geral do compósito.

Os defeitos acima são pontas de fibra de vidro ou pontas de trincas; a falha dos compósitos termoplásticos é desencadeada pelas pontas das fibras de vidro ou pontas de trincas, que começam a se espalhar a partir deste ponto até que o compósito seja completamente destruído. Quando o teor de fibra de vidro é pequeno, a ponta de fibra de vidro é aumentada no compósito e o desempenho de impacto será reduzido até certo ponto porque o efeito da ponta de fibra de vidro na fratura do compósito é maior que o do vidro reforço de fibra.

Com o aumento do teor de fibra de vidro, a fibra de vidro no compósito pode formar uma rede espacial eficaz, e o efeito de reforço é maior do que o efeito da ponta de fibra de vidro, que pode transferir melhor a carga aplicada à fibra de reforço sob o efeito de carga aplicada e, em seguida, melhorar o desempenho geral do composto. melhor resistência ao impacto. A resistência ao impacto do PPS/LGF com 30% de fração de massa de fibra de vidro é 19,4% maior que a do PPS/SGF, de 31kJ/m2 para 37kJ/m2, e a resistência ao impacto com entalhe é 54,5% maior (de 7,7kJ/m2 para 11,9kJ/m2).

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