Zásady kompozitov vystužené uhlíkovými vláknami
Polymér zosilnený uhlíkovými vláknami (CFRP) je kompozitný materiál tvorený použitím uhlíkových vlákien alebo tkaniny z uhlíkových vlákien ako výstuže a živice, keramiky, kovu, cementu, uhlíka alebo kaučuku ako matrice. ,
Je to vysoko výkonné vlákno, ktoré sa najviac používa v stavebníctve. Organické vlákna v ochrannej atmosfére sa karbonizujú tepelným spracovaním za pôsobenia napätia, aby sa stali uhlíkové vlákna s obsahom uhlíka 90% alebo viac.
Materiály CFRP sa pôvodne používali v leteckom priemysle a táto technológia dozrela v sedemdesiatych rokoch minulého storočia. V šesťdesiatych rokoch začali Spojené štáty používať materiály CFRP v oblasti stavebného inžinierstva. Avšak experimentálne výsledky neboli v danom čase uspokojivé a náklady na test boli veľmi vysoké. Preto výskum a aplikácia materiálov FRP v oblasti stavebníctva počas nasledujúcich dvoch desaťročí nepriniesla veľký pokrok. Až do osemdesiatych rokov minulého storočia krajiny ako Európa, Spojené štáty americké, Japonsko a Austrália začali venovať pozornosť súvisiacemu aplikovanému výskumu.
一. Typ a štruktúra CFRP
Ako sa uskutočňuje CFRP? Po prvé, uhlíkové vlákno je len druh vlákniny a nie je možné vyrábať časti tým, že ho používa samostatne. Preto sa uhlíkové vlákno používa spolu s živicou ako kompozitný materiál. V závislosti od typu použitej živice a od odrody a stavu uhlíkových vlákien, ktoré sa môžu vyrábať do rôznych foriem, ako sú tkaniny a krátke vlákna, sú vlastnosti vyrobených CFRP tiež veľmi odlišné. Existujú štyri hlavné substráty (tvarovacie materiály). Hlavné formovacie metódy zodpovedajúce týmto medziľahlým substrátom a tvarovacím materiálom sú tiež odlišné.
二. Termosetovanie a termoplasticita
V CFRP sa používajú dva typy živíc, jeden je termosetová živica, ako je epoxidová živica alebo nenasýtená polyesterová živica a druhá termoplastická živica, ako je polypropylén (PP) alebo polyamid (PA). Vlastnosti týchto dvoch živíc sa líšia.
Termosetová živica je monomér s nízkou viskozitou v stupni impregnácie uhlíkových vlákien a polymerizuje sa zahrievaním v čase tvarovania na polymér (živicu). Pretože polymerizačná reakcia trvá určitý čas, lisovací cyklus je zvyčajne dlhý. Doba ohrevu je 2 až 4 hodiny s použitím metódy autoklávu používanej pri výrobe konštrukčných častí lietadla.
Keď sa používa termoplastická živica, tvarovanie je v podstate rovnaké ako pri bežnom tvarovaní živice a vstrekovanie malého prvku môže byť dokončené za 10 sekúnd a môže sa vytvoriť aj veľmi veľký veľkokapacitný člen o 1 minútu až niekoľko minút. Dokončené vo vnútri. Vďaka vysokej efektívnosti spracovania je ľahké dosiahnuť zníženie nákladov. Avšak termoplastické živice majú vyššie viskozity taveniny ako termosetové živice, takže pri spracovaní veľkých častí musia byť použité veľké lisy.
