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哪些材料可以做拉擠?拉擠復合材料的九個關鍵性能你知道嗎,應用前景如何?
文章來源:賢集網     更新時間:2023-12-11 14:33:33
拉擠復合材料是一種高性能纖維增強聚合物 (FRP) 復合材料,采用稱為拉擠的連續工藝制造。



在這里,連續纖維(例如玻璃或碳)被拉過熱固性樹脂?。ɡ绛h氧樹脂、聚酯或乙烯基酯),然后使用模具形成所需的形狀。然后樹脂固化,形成堅固、輕質且耐用的復合產品。



一、拉擠復合材料的分類



拉擠樹脂



基體樹脂是拉擠復合材料的中重要組成部分,常見的拉擠樹脂有環氧、聚氨酯、酚醛、乙烯基,以及近期被廣泛關注的熱塑性樹脂體系。因為拉擠復合材料的特性,基體樹脂需要有混合粘度低、高溫條件下反應速度快特點。在進行基體樹脂的選擇時,不光要考慮到拉擠反應速率,也需要考慮拉擠樹脂的粘度,如果粘度比較高,這會影響產品制作時的潤滑效果。



環氧樹脂



環氧拉擠樹脂制備的拉擠復合材料,在應用時的強度比較高,可以在高溫條件下使用,而且固化的速度比較快。此外,環氧樹脂基纖維增強復合材料是風力發電葉片與葉根的主要材料,但存在材料脆性大、適用期短、滲透性差和固化溫度高等問題,從而增大成型工藝難度,造成資源浪費和制造成本的增加,嚴重制約了我國風電行業的發展。

聚氨酯



聚氨酯樹脂的粘度較低,允許玻纖用量比聚酯或乙烯基酯樹脂更高,這使得拉擠成型聚氨酯復合材料的彎曲彈性模量接近鋁的屬性。相比其他樹脂具有優良的加工性能。



酚醛樹脂



由于酚醛樹脂突出的低毒釋放、低發煙率、難燃等優點,近年來,其拉擠成型復合材料在軌道交通、海上石油鉆探平臺、化工防腐車間及管道等領域的應用逐漸成為一個熱點。但傳統的酚醛樹脂固化反應速度慢,成型周期長,尤其是固化時會產生大量的縮合水和低分子揮發物,在快速連續生產的拉擠成型制品中易形成氣泡,留下孔隙,嚴重影響制品的性能,通常使用酸催化體系。





乙烯基酯樹脂



乙烯基醇樹脂具有優良的力學性能、耐熱性、耐腐蝕性以及快速固化的特點,在2000年左右是拉擠制品的首選樹脂之一。



熱塑性樹脂



熱塑性復合材料避免了熱固性復合材料固有的環境友好性差,加工周期長,難以回收等不足,并且具有較強的柔韌性和抗沖擊性能、良好的抗破壞能力和阻尼性能。熱塑性復合材料抗化學和環境腐蝕的能力強,固化過程中不發生化學反應,可以進行快速加工。熱塑性復合材料可以重復利用且性能不下降。常見的熱塑性樹脂有聚丙烯、尼龍、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚乙烯、聚酰胺等。



與金屬、陶瓷和非增強塑料等傳統材料相比,玻璃鋼拉擠成型具有多種優勢。他們具有獨特的定制設計能力,可以滿足特定的產品需求。



二、FRP(玻璃鋼)拉擠型材應用前景廣闊 行業發展趨勢向好



FRP即玻璃鋼,學名為纖維增強復合材料,是指以合成樹脂為基體,以玻璃纖維為增強材料,通過物理化學等工藝制備而成的增強塑料,在石油、電力、建筑、化工等領域應用較為廣泛。目前玻璃鋼成型工藝主要有五大類,分別為手糊成型法、纖維纏繞成型法、擠拉成型法、模塑成型法、噴射成型法。其中通過拉擠成型法生產的玻璃鋼型材稱為FRP拉擠型材或纖維增強復合材料拉擠型材。



與其他成型方法相比,FRP拉擠成型法具有更高的能源效率、成本效益、環境友好性以及更少的副產物產生量等優點,是目前工業制備FRP的主流方法之一。同時,通過拉擠工藝制備的FRP拉擠型材具有質輕、強度重量比高、耐用性好、耐腐蝕性強、維護成本低等優勢,在新能源、軌道交通、環保、石化、電力、建筑、造紙、鋼鐵等領域有著廣闊應用前景。



具體來看,電力是FRP拉擠型材開發最早的應用領域,在該領域,FRP拉擠型材主要用于電纜橋架、絕緣梯、電機槽楔、變壓器隔離棒等產品制造場景;化工是其重要應用領域之一,FRP拉擠型材主要用于行走格柵、結構支架、玻璃鋼抽油桿、冷卻塔支架等產品制造場景;建筑是其主要應用領域,FRP拉擠型材主要用于飄窗、FRP復合隔板、FRP裝配式檐溝等產品制備場景。



三、拉擠纖維型材的九個關鍵性能





高強度



拉擠玻璃鋼具有優異的強度重量比。它非常堅固,但比鋼或鋁等傳統材料更輕。連續纖維增強材料具有高拉伸強度和彎曲強度,使 FRP 成為眾多應用中的理想結構材料。



重量輕的



FRP 的輕量化特性在許多行業中都是一個顯著的優勢。它有助于減輕結構、車輛或部件的總重量,從而提高燃油效率、提高有效負載能力,并在安裝或運輸過程中更輕松地處理。



耐腐蝕性能



FRP 的主要優點之一是其固有的耐腐蝕性。與金屬不同,金屬在暴露于潮濕、化學品或惡劣環境時會腐蝕,FRP 不會生銹,并且可以承受大量化學暴露而不會犧牲性能。FRP 的耐腐蝕性使其適用于海洋環境、化工廠或暴露于各種腐蝕元素的結構。



抗疲勞性



FRP 具有出色的抗疲勞性,這意味著它可以承受重復的循環載荷,而不會出現性能顯著下降。這一特性對于承受動態或循環載荷的應用至關重要,例如橋梁、風力渦輪機葉片或航空航天部件。



設計靈活性



FRP 因其在制造過程中出色的成型和成型能力而提供了設計靈活性。纖維可以沿不同方向取向,以根據特定要求定制材料的機械性能。這種多功能性使得能夠生產復雜形狀和高度可定制的組件。



電氣絕緣



FRP 的電導率極低,使其成為需要電氣絕緣的應用的理想選擇。FRP 通常用于電氣外殼、電路板組件,或用作導電性可能帶來風險的環境中的結構構件。



隔熱



FRP導熱系數低,適合需要隔熱的應用。減少傳熱并提高能源效率是建筑、運輸和航空航天等各個行業的一大優勢,拉擠玻璃鋼結構部件在最大限度地減少熱傳遞方面明顯優于傳統方法。



無磁



與金屬不同,FRP 是非磁性的,這在必須最大限度地減少磁干擾的應用中非常有利,例如醫療設備或電子產品。



耐候性



FRP 對紫外線輻射、潮濕和溫度變化等環境因素具有出色的抵抗力。如果根據環境正確制造,玻璃鋼在暴露于陽光、濕度或極端溫度時不會輕易降解,使其成為耐用且持久的選擇。



四、如何選擇合適的拉擠復合材料?



在為您的應用選擇拉擠組件或型材時,重要的是要考慮以下因素:



機械性能要求:應用的強度、剛度和剪切要求是什么?



環境要求:復合材料是否會暴露在惡劣的環境條件下,例如化學品、鹽水或極端溫度?



重量要求:減輕重量對于應用來說重要嗎?



成本要求:應用程序的預算是多少?



經驗豐富的拉擠制造商可以提供設計和配方專業知識,并與您合作開發適合您應用的拉擠復合材料。



五、拉擠復合材料的應用



拉擠復合材料具有廣泛的應用,包括:



航空航天:飛機和航天器部件,例如控制面、起落架和結構支撐。



汽車:汽車部件,如傳動軸、保險杠和懸架部件。



基礎設施:基礎設施加固和組件,如枕木、橋面、混凝土修復和加固、電線桿、電絕緣體和橫擔。



化學加工:化學加工設備,如管道和地板格柵。



醫療:支架加強筋和內窺鏡解剖桿。



船舶:船舶應用,例如桅桿、板條、碼頭鞭、擋土墻樁、錨銷和碼頭。



石油和天然氣:石油和天然氣應用,例如井口、管道、抽油桿和平臺。



風能:風力渦輪機葉片組件,例如葉片增強件、翼梁帽和根部加勁肋。



體育用品:需要恒定橫截面的部件,例如滑雪板、滑雪桿、高爾夫設備、槳桿、射箭部件和帳篷桿



文章來源: 南京斯貝爾玻璃鋼型材,新思界網,中國復合材料學會

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