Qu'est-ce que le matériau composite thermoplastique?
Ces dernières années, le développement de composites thermoplastiques renforcés par les fibres basés sur la résine thermoplastique est rapide, et la recherche et le développement de ce type de composites haute performance commence dans le monde. Les composites thermoplastiques se référer aux polymères thermoplastiques (tels que le polyéthylène (PE), le polyamide (PA), le polyphénylène sulfure (PPS), le polyéther imide (PEI), le polyéther cétone (PEKK) et le polyéther à éthérie (PEEK) comme matrice. etc.) comme matériaux de renforcement.
Les composites à base de lipides thermoplastiques comprennent principalement des longues composites à fibre de granulaires renforcées en fibre de fibre (LFT) à fibre et à fibre de verre (CMT). Selon différentes exigences d'utilisation, la matrice de résine comprend le PPE-PAPRT, les pelpcpes, le PEEKPI, l'AP et d'autres plastiques d'ingénierie thermoplastique, et la dimension comprend toutes les variétés de fibres possibles telles que la fibre arylique à viscose sèche en verre et la fibre de bore. Avec le développement de la technologie du composite de matrice de résine thermoplastique et de sa recyclabilité, le développement de ce type de matériau composite est plus rapide. Le supercompound thermique a représenté plus de 30% de la quantité totale de matériaux composites à matrice d'arbres dans les pays développés en Europe et en Amérique.
Matrice thermoplastique
La matrice thermoplastique est une sorte de matériau thermoplastique, il a de bonnes propriétés mécaniques et une résistance à la chaleur, peut être utilisée dans la fabrication de diverses fournitures industrielles. La matrice thermoplastique est caractérisée par une forte résistance, une forte résistance à la chaleur et une bonne résistance à la corrosion.
À l'heure actuelle, les résines thermoplastiques appliquées sur le champ d'aviation sont principalement résistantes à la température et à une matrice de résine haute performance, y compris PEEK, PPS et PEI. Parmi eux, le PEI amorphe est plus largement utilisé dans la structure des avions que les PP semi-cristallins et le coup d'œil avec une température de moulage élevée en raison de sa température de traitement plus faible et de son coût de traitement.
La résine thermoplastique a de meilleures propriétés mécaniques et une résistance à la corrosion chimique, une température de service plus élevée, une résistance et une dureté spécifiques élevées, une excellente ténacité à la fracture et une tolérance aux dommages, une excellente résistance à la fatigue, peuvent être moulées en forme géométrique complexe et structure, conductivité thermique réglable, recyclabilité, bonne stabilité dans un environnement sévère, moulage répétable, soudage et caractéristiques de réparation.
Le matériau composite composé de résine thermoplastique et de matériau de renforcement a une durabilité, une ténacité élevée, une résistance à un impact élevé et une tolérance aux dommages. Fibre Prégré n'a plus besoin d'être stocké à basse température et illimités de stockage préreg; Cycle de formation court, soudage, efficacité de production élevée, facile à réparer; Les déchets peuvent être recyclés; La liberté de conception du produit est grande, peut être faite en forme complexe, formant l'adaptabilité et de nombreux autres avantages.
Matériau de renforcement
Les propriétés des composites thermoplastiques dépendent non seulement des propriétés de la résine et des fibres renforcées, mais également étroitement liées au mode d'armature des fibres. Le mode de renforcement des fibres des composites thermoplastiques comprend trois formes de base: le renforcement des fibres courtes, le renforcement long des fibres et le renforcement continu des fibres.
En général, les fibres renforcées de base mesurent 0,2 à 0,6 mm de long, et comme la plupart des fibres ont moins de 70 μm de diamètre, les fibres de base ressemblent plus à la poudre. Les thermoplastiques renforcés à fibres courtes sont généralement fabriqués en mélangeant les fibres dans un thermoplastique fondu. La longueur des fibres et l'orientation aléatoire dans la matrice facilitent l'obtention d'un bon mouillage. Par rapport aux matériaux renforcés en fibres longues et en fibres continues, les composites à fibres courtes sont les plus faciles à fabriquer avec une amélioration minimale des propriétés mécaniques. Les composites de fibres de base ont tendance à être moulés ou extrudés pour former des composants finaux car les fibres de base ont moins d'effet sur la fluidité.
La longueur des fibres des composites renforcés à longue fibre est généralement d'environ 20 mm, ce qui est généralement préparé par des fibres continues mouillées en résine et coupées en une certaine longueur. Le processus commun utilisé est le processus de pultrusion, qui est produit en dessinant un mélange itinérant continu de fibres et de résine thermoplastique à travers une matrice de moulage spéciale. À l'heure actuelle, les propriétés structurelles du composite thermoplastique de PEEK renforcé de fibres longues peuvent atteindre plus de 200 MPa et le module peut atteindre plus de 20gpa par l'impression FDM, et les propriétés seront meilleures par moulage par injection.
Les fibres dans les composites renforcés en fibres continues sont «continues» et varient en longueur de quelques mètres à plusieurs milliers de mètres. Les composites en fibres continues fournissent généralement des stratifiés, des préreg ou des tissus tressés, etc., formés en imprégnant les fibres continues avec la matrice thermoplastique souhaitée.
Quelles sont les caractéristiques des composites renforcés par les fibres
Le composite renforcé de fibres est fait de matériaux de fibres renforcés, tels que des fibres de verre, de la fibre de carbone, des fibres d'aramide et des matériaux matriciels par un processus d'enroulement, de moulage ou de moulage par putrusion. Selon les différents matériaux de renforcement, les composites renforcés en fibres communs peuvent être divisés en composite renforcé de fibres de verre (GFRP), composite renforcé de fibre de carbone (CFRP) et composite renforcé de fibres d'aramide (AFRP).
Les composites renforcés en fibre ont les caractéristiques suivantes:
(1) une résistance spécifique élevée et un grand module spécifique;
(2) les propriétés des matériaux sont conçues;
(3) bonne résistance à la corrosion et durabilité;
(4) Le coefficient d'expansion thermique est similaire à celui du béton.
Ces caractéristiques font que les matériaux FRP peuvent répondre aux besoins du développement des structures modernes à une grande portée, à une charge imposante, lourde, à la lumière et à la forte résistance et à des travaux dans des conditions difficiles, mais aussi pour répondre aux exigences du développement de l'industrialisation de la construction moderne, il est donc de plus en plus largement utilisé dans une variété de bâtiments civils, de ponts, d'autoroutes, d'océans, de structures hydrauliques et de structures souterraines et d'autres champs.
Les composites thermoplastiques ont de grandes perspectives de développement
Selon le rapport, le marché mondial des composites thermoplastiques devrait atteindre 66,2 milliards de dollars américains d'ici 2030, avec un taux de croissance annuel composé de 7,8% au cours de la période de prévision. Cette augmentation peut être attribuée à la demande croissante des produits dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile et de la croissance exponentielle du secteur de la construction. Les composites thermoplastiques sont utilisés dans la construction de bâtiments résidentiels, d'infrastructures et d'installations d'approvisionnement en eau. Des propriétés telles que l'excellente résistance, la ténacité et la capacité d'être recyclées et de remodelé rendent les composites thermoplastiques idéaux pour la construction d'applications.
Les composites thermoplastiques seront également utilisés pour produire des réservoirs de stockage, des structures légères, des cadres de fenêtres, des poteaux téléphoniques, des garde-corps, des tuyaux, des panneaux et des portes. L'industrie automobile est l'un des principaux domaines d'application. Les fabricants se concentrent sur l'amélioration de l'efficacité énergétique en remplaçant les métaux et l'acier par des composites thermoplastiques légers. La fibre de carbone, par exemple, pèse un cinquième plus que l'acier, ce qui aide à réduire le poids global du véhicule. Selon la Commission européenne, l'objectif du plafond d'émission de carbone pour les voitures sera passé de 130 grammes par kilomètre à 95 grammes par kilomètre d'ici 2024, ce qui devrait augmenter la demande de composites thermoplastiques dans l'industrie de la fabrication automobile.
La perspective des composites thermoplastiques est énorme et les fabricants nationaux investissent massivement dans la recherche et le développement. Nous espérons qu'avec les efforts conjoints de tous dans le futur, la technologie composite nationale peut être en position de premier plan internationale.
Heure du poste: avr-21-2023