Introdução aos Compósitos Reforçados com Fibras Longas

Compósito termoplástico reforçado com fibra longa refere-se a um comprimento de fibra maior que 10 mm termoplástico reforçado, fibra reforçada para fibra de vidro, fibra de carbono e outras fibras principalmente, o substrato de resina mais usado é PP (polipropileno), seguido por PA (poliamida), outros como como PPS (sulfeto de polifenileno), TPU (poliuretano) e outras resinas, de acordo com o tipo de resina com tratamento de superfície de fibra apropriado, pode alcançar melhores resultados.

Adicionar materiais de fibra à resina pode melhorar muito as propriedades gerais do material. Os materiais compósitos de fibra absorvem as forças externas de três maneiras: arrancamento da fibra, quebra da fibra e quebra da resina. Com o aumento do comprimento da fibra, a retirada da fibra precisa de mais energia, o que favorece a melhoria da resistência ao impacto. Em materiais compósitos, a extremidade da fibra geralmente é o ponto de início do crescimento da trinca e o número de extremidades de fibras longas é pequeno, o que também melhora a resistência ao impacto. As misturas de fibras longas se entrelaçam, giram e dobram umas às outras ao preencher o molde, em vez de se alinharem ao longo da direção do fluxo como as misturas de fibras curtas. Portanto, em comparação com as mesmas peças de moldagem de misturas de fibras curtas, os produtos moldados de fibras longas têm maior isotropia, melhor planicidade e menor empenamento, de modo que o tamanho é mais estável. A temperatura de deformação térmica dos termoplásticos reforçados com fibras longas também é maior do que a dos termoplásticos reforçados com fibras curtas. Portanto, os compósitos de fibras longas apresentam melhor desempenho do que os compósitos de fibras curtas e podem melhorar a rigidez, a resistência à compressão, a resistência à flexão e a resistência à fluência. Os compósitos termoplásticos são divididos em reforçados com fibras longas e reforçados com fibras curtas.

O método é cortar o material pré-impregnado obtido por impregnação por fusão para obter partículas de 6-10mm. O comprimento da partícula é consistente com o comprimento da fibra, e a fibra é distribuída uniformemente na resina para que o material tenha alta resistência ao impacto e módulo, a deformação é reduzida, a taxa de encolhimento é reduzida, a estabilidade dimensional é aumentada , e a resistência à fadiga do produto é melhorada.

As partículas podem ser aquecidas por uma máquina de moldagem por injeção e injetadas no molde, e então aquecidas e pressurizadas no molde. De acordo com o tipo de resina termoplástica e a forma do produto do material compósito, os parâmetros de temperatura, pressão e tempo do processo são ajustados. O método de moldagem por injeção pode preparar produtos com formas complexas, o que expande muito o campo de aplicação.

O método de moldagem mais simples é pegar o pré-impregnado termoplástico reforçado com fibra resultante, superposição multicamada, método de superposição é duas camadas adjacentes 0/90 graus e, em seguida, na placa de prensagem para prensagem a quente, para obter folha ou outra forma simples . Este método é o método mais comumente usado para preparar folhas e folhas. A fim de melhorar a eficiência de trabalho, a calandragem de rolo duplo e três rolos também pode ser usada para moldagem.

Além disso, a chapa pré-impregnada é cortada de acordo com o tamanho do molde e aquecida no forno de aquecimento a uma temperatura superior à fusão da resina. Em seguida, é enviado para a matriz de prensagem para rápida prensagem a quente e resfriamento para obter o produto. O ciclo de formação deste método é curto. É adequado para produtos com grandes variações de espessura e densidade, formas complexas como convexas, côncavas ou radianas, e também para produtos com peças metálicas embutidas. Este método tem baixo consumo de energia e custo de produção, mas alta eficiência de produção.

Este método é um processo de fabricação típico que pode produzir materiais compósitos de forma contínua e econômica. A tecnologia de moldagem por pultrusão é um processo de produção contínuo e automático para materiais compósitos de alto teor de fibra, alto desempenho e baixo custo. Neste método, a fibra longa é impregnada com resina, depois passa pelo molde de conformação com uma certa forma de seção transversal e a torna solidificada no molde e, em seguida, o produto é retirado do processo de conformação do molde. O processo de moldagem por extrusão tem as seguintes vantagens: como a viscosidade da resina pode ser ajustada a qualquer momento, o teor de fibra pode ser de até 80 por cento; Controle automático do processo de produção, alta eficiência de produção; A resistência longitudinal e transversal do produto pode ser ajustada arbitrariamente para atender aos requisitos de diferentes propriedades mecânicas do produto; A qualidade do produto é estável, a repetibilidade é boa, o comprimento pode ser cortado arbitrariamente; Não há desperdício de canto na produção e o produto não precisa de pós-processamento, economizando mão-de-obra, materiais e consumo de energia em comparação com outros processos.

Compósitos termoplásticos reforçados com fibra longa como materiais estruturais podem ser usados ​​em campos industriais, civis, militares e outros, têm sido aplicados em equipamentos aeroespaciais, automotivos, elétricos, comunicações, equipamentos esportivos e outros campos.

"Proteção ambiental, economia de energia e peso automotivo" promovem o rápido desenvolvimento da preparação, design e aplicação de compostos termoplásticos reforçados com fibras longas. Compósitos termoplásticos reforçados com fibras de vidro longas à base de polipropileno (PP) têm sido amplamente utilizados em peças de terminais automotivos. Os dados mostram que 80% da demanda por compósitos termoplásticos reforçados com fibra de vidro longa vem da indústria automobilística (peças de reposição), que tem sido amplamente utilizada em carros de marcas europeias. Os requisitos especiais de alto desempenho e diversificação de peças automotivas também fazem com que os compostos termoplásticos reforçados com fibras longas tenham mais opções de fibra e resina. Compósitos termoplásticos reforçados com fibras longas são usados ​​nas seguintes peças: módulo frontal, painel de instrumentos, módulo de porta, carroceria, placa inferior e outras peças de formato complexo, incluindo as peças complexas obtidas pelo processo de moldagem por injeção, portas e janelas, carroceria placa inferior, instrumentos e assim por diante, ou como materiais laminados, como a placa de proteção do carro e o teto dos caminhões baú. E o uso de materiais compostos de fibra de carbono em carros de última geração ou carros esportivos e carros de corrida também está aumentando, e até mesmo a aparência de todo o veículo composto de fibra de carbono.

O desenvolvimento de trilhos de alta velocidade na China tem mais demandas por compósitos termoplásticos reforçados com fibras longas, e o desempenho de diferentes peças é diferente, o que também faz com que os compósitos termoplásticos reforçados com fibras longas de trilhos de alta velocidade mostrem um desenvolvimento rico e colorido.

Fibras de alto desempenho, como aramida, peso molecular ultra-alto, alta resistência e fibra de polietileno de alto módulo e fibra de carbono são moldadas em materiais compostos termoplásticos, que podem ser usados ​​para coletes à prova de balas, escudos, capacetes e assim por diante. Fibra longa de alto desempenho e compostos termoplásticos reforçados com resina também podem ser usados ​​em tanques, veículos blindados e outras blindagens.

A aviação tem uma demanda especial por materiais avançados e de alto desempenho, e diferentes produtos neste campo têm requisitos diversificados para compósitos termoplásticos reforçados com fibras longas, entre os quais os compósitos de fibra de carbono são os mais proeminentes. Compósitos de fibra são amplamente utilizados em foguetes, mísseis e aeronaves de alta velocidade por suas propriedades físicas e químicas únicas e excelentes. Por exemplo, o uso de fibra de carbono e materiais compostos de plástico feitos em aeronaves, satélites, foguetes e outros veículos espaciais, não apenas grande impulso, baixo ruído; E por causa de seu peso leve, portanto, menor consumo de energia, pode economizar muito combustível.

O uso de material composto termoplástico reforçado com fibra longa no campo de materiais de construção de alta qualidade é baseado principalmente em uma placa, principalmente com PP reforçado com fibra de vidro, leve, alta resistência específica, módulo específico, resistência à corrosão, boa resistência à água, fácil de uso, baixo custo, pode ser cortado de acordo com a necessidade, pode ser instalado com parafusos, rebites, também pode ser soldagem por fusão a quente e outras vantagens. Pode ser usado como placa de parede, placa de revestimento de parede e modelo de construção. Compósitos termoplásticos reforçados com fibras longas contínuas também podem ser usados ​​para fazer tubos de plástico de alta qualidade.