Hur förbättrar man värmetåligheten hos plastbaserat glasfiberförstärkt konstmaterial?

Förbättra värmetåligheten hos plastbaserad FRP

Bland de många lättviktiga och hållfasta plastbaserade FRP-kompositerna som utvecklats under de senaste åren fortsätter den begränsade värmetåligheten att vara ett hinder för användning vid högre temperaturer. För att förbättra värmetåligheten krävs optimering av material, kontroll av processer och praktiska åtgärder. Följande avsnitt presenterar effektiva och enkla åtgärder för att utveckla plastbaserad FRP med förbättrad värmetålighet.

Välj fördelaktiga hartsmatriser

Förbättring av värmetålighet börjar med valet av värmetåliga komponenter i plastbaserat FRP. Det första steget i förbättringen är att välja kombinationer av harpningar med inneboende termisk stabilitet. Till exempel är temperaturtåligheten hos värmetåliga modifierade epoxifänolharpningar och polyimidharpningar bättre än hos standardformulerade epoxiharpningar. För tillämpningar med långvarig hög temperatur är dessa harpningar också utmärkta. De bevarar sin strukturella integritet, motverkar termisk nedbrytning och minimerar molekylkedjernas rörelse i harpningen vid uppvärmning, vilket förbättrar den termiska stabiliteten. Valet av harpningar är kritiskt för att uppfylla de tänkta temperaturkraven för slutanvändningen, så att plastbaserat FRP fungerar som avsett i sina applikationer.

Optimera valet av fiberförstärkning

Att välja rätt fibrer är mycket viktigt för att uppnå den önskade förbättringen av värmebeständigheten hos värmebeständiga FRP-kompositer. Glasfibrer är tillräckliga för de flesta ändamål. För betydande förbättringar av termisk stabilitet är det dock fördelaktigt att använda kompositer med högpresterande glasfiber. Bland alla glasfiberkompositer används hybridkompositer av glas och kol mest vanligt. Aramidfibrer används i den övre nivån. Ännu mer optimalt är det att komposits glasövergångstemperatur höjs avsevärt på grund av närvaron av aramid. Emellertid fokuserar effekten av smältpunkten, expansion vid lägre temperaturer och bevarandet av komposits hållfasthet vid högre temperaturer främst på bevarandet av komposits hållfasthet vid högre temperaturer. Komposits prestanda bidrar också till robust konstruktion med stabilitet som gör att deformation p.g.a. värme är motståndskraftig och konstruktionen är robust.

Lägg till värmebeständiga tillsatsmedel

Användning av specifika additiv är en utmärkt metod för att förbättra värmebeständigheten hos plastbaserade fibrförstärkta material utan stora materialförändringar. Värmestabilisatorer som hinderade fenoler och fosfiter förhindrar att hartsmatrisen oxideras termiskt. Flamhämmande additiv förbättrar brandmotståndet och ytterligare förbättrar den totala värmebeständigheten. Kväveoxid-nanopartiklar och kolväte-nanorör är exempel på nano-fyllmedel som kan tillsättas till hartsen för att minimera värmeöverföring. Dessa additiv saktar ner termisk nedbrytning betydligt och bevarar mekaniska egenskaper vid upphöjda temperaturer. Viktförlust minskas också. Det kan vara en risk att kompromettera materialets prestanda om additiven inte kontrolleras på rätt sätt.

Förbättra tillverkningsprocesser

Sättet att tillverka processer utförs på kräver betydande hänsynstagande till värmebeständigheten hos det färdiga FRP-produkten. Lämplig härdening är viktig eftersom överhårdning eller underhårdning kan skapa inre defekter som försämrar produkts värmetekniska prestanda. Att kontrollera temperaturen och varaktigheten för härdening gör det möjligt för hartsen att bilda en tät korslänkad struktur som ger maximal värmebeständighet. Förutom härdningsprocessen spelar formningsprocessen också en stor roll; kompressionsformning och pultrusion kan producera kompositer med jämn fiberfördelning och minimala hålrum, vilket båda förbättrar termisk stabilitet. Slutligen förbättras materialets höga temperaturbeständighet med efterhärdningsbehandlingar som slutför korslänkningsreaktionen och minskar återstående spänningar.

Implementera ytmodifieringstekniker

Genom ytmodifiering erhålls ytterligare ett värmeisolerande lager. Genom att belägga en FRP-yta med ett värmebeständigt lager skapas en barriär som reflekterar eller sprider värme. Keramiska och silikonbaserade beläggningar är allmänt spridda på grund av sina termiska isolerande dielektriska egenskaper. Andra ytbehandlingar, såsom plasmaetsning, förbättrar också beläggningsadhesionen till FRP-substratet, vilket garanterar lång livslängd i adhesionen. Dessa modifieringar förhindrar att värme tränger in i kompositematerialet, minskar inre termisk belastning och försämring av hartsmatrisen.

Beakta anpassning till miljö

Att vara värmebeständig kan bero på materialets egenskaper, men det kan också bero på anpassningen till den specifika miljö där materialet används. Kunskap om temperaturintervallet, exponeringstiden och materialens korrosivitet, eller en kombination av dessa faktorer, avgör prestandan hos det värmebeständiga materialet i miljön. Till exempel FRP som används i högtempererade och korrosiva applikationer under huven i fordon. När komponenten är utformad kan FRP-komponenten konstrueras för att tåla termiska cykler eftersom strukturen och tjockleken kan dimensioneras för att hantera detta. Att identifiera tidiga tecken på termisk nedbrytning kan göras vid regelbunden underhållsinspektion för att förlänga livslängden för värmebeständigt FRP.