Các nguyên vật liệu chính để sản xuất FRP là gì?

Sợi thủy tinh: Thành phần gia cường chính trong FRP

Sợi thủy tinh đóng vai trò là chất gia cường chính trong FRP và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm FRP. Trong số nhiều đặc tính ưu việt của nó, sợi thủy tinh có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng đáng kể: nhẹ hơn nhiều so với các vật liệu như thép và có độ bền cấu trúc tương đương. Ngoài những lợi ích về độ bền và trọng lượng, sợi thủy tinh còn có khả năng chống ăn mòn cao.

Sợi thủy tinh được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong quá trình sản xuất FRP. Để tạo thành các lớp FRP lớn dùng trong các công trình cơ sở hạ tầng như bể nước hoặc các bộ phận cầu, người ta sử dụng Woven Rovings vì loại này dày và chắc. Đối với các hình dạng phức tạp như sản phẩm thể thao - giải trí hoặc vật liệu xây dựng, Chopped Strands và Chopped Strand Mat dễ dàng định hình hơn. Milled Glass Fiber có các hạt nhỏ mịn và được dùng trong các loại nhựa để cải thiện bề mặt FRP tiếp xúc.

Polyme: Chất kết dính trong FRP

Với các polymer kết dính, nhựa trong FRP tạo hình dạng và liên kết cấu trúc. Ngay cả "sợi thủy tinh tốt nhất" cũng trở nên vô dụng nếu sử dụng "nhựa chất lượng kém" trong quá trình sản xuất sản phẩm FRP. Mỗi sợi được bao quanh, liên kết và đóng rắn chặt chẽ, dính vào từng sợi, sau đó được làm đông cứng.

Các loại nhựa polymer khác nhau được lựa chọn dựa trên mục đích sử dụng cụ thể của sản phẩm FRP. Đối với các ứng dụng cao cấp như bộ phận hàng không vũ trụ hoặc linh kiện điện tử độ chính xác cao, nhựa epoxy là phù hợp nhất do khả năng bám dính mạnh và độ bền cơ học cao. Đối với vật liệu xây dựng, bộ phận phương tiện vận tải và đồ dùng thể thao, giải trí, các loại nhựa polyester rẻ hơn và dễ gia công hơn là đủ đáp ứng. Đối với ứng dụng hóa chất, như thiết bị phải chịu điều kiện khắc nghiệt, nhựa vinyl ester là lựa chọn tốt nhất nhờ khả năng chống ăn mòn vượt trội và độ bền cơ học cao. Chúng cũng là sự kết hợp giữa epoxy và polyester.

Hiệu suất dài hạn của FRP cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi chất lượng của nhựa. Các sản phẩm FRP được sử dụng ngoài trời như các bộ phận cơ sở hạ tầng hoặc mặt ngoài công trình xây dựng sẽ tiếp xúc với các điều kiện thời tiết và cần loại nhựa có khả năng chống chịu thời tiết để ánh nắng, mưa và sự thay đổi nhiệt độ không gây ra hiện tượng suy giảm chất lượng. Các bộ phận FRP dùng trong ứng dụng nhiệt độ cao, như một số thiết bị tiết kiệm năng lượng, sẽ cần phải có nhựa chịu nhiệt.

Chất phụ gia là nguyên liệu thô thiết yếu trong sản xuất FRP nhưng thường bị bỏ qua. Chúng cải thiện hiệu suất của FRP để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. Nếu không có chúng, sản phẩm FRP sẽ cứng nhắc về chức năng và không thể thích nghi với các yêu cầu môi trường và chức năng khác nhau.

Chất đóng rắn là một trong những chất phụ gia phổ biến nhất được sử dụng trong sản xuất vật liệu composite. Một chất đóng rắn được điều chỉnh phù hợp sẽ kiểm soát quá trình hóa rắn của nhựa với tốc độ và nhiệt độ mong muốn để đạt được bề mặt hoàn thiện như ý. Chất đóng rắn phù hợp cũng đảm bảo thời gian sản xuất sản phẩm FRP không quá dài hoặc quá ngắn, ngăn ngừa hiện tượng đóng rắn quá mức hoặc nứt do đóng rắn không đều. Các chất ổn định chống tia UV cũng là những phụ gia quan trọng. Chúng ngăn chặn sản phẩm FRP bị phai màu, giòn và mất độ bền cấu trúc theo thời gian khi tiếp xúc với tia cực tím. Tính chất này rất hữu ích đối với các sản phẩm FRP dùng ngoài trời, ví dụ như các bộ phận trong lĩnh vực vận tải và vật liệu xây dựng.

Các sản phẩm FRP được sử dụng trong các công trình công cộng và những sản phẩm được chế tạo để dùng trong các ứng dụng điện cũng có chứa các phụ gia chống cháy. Những phụ gia này làm giảm khả năng bắt lửa của FRP nhằm cung cấp mức độ an toàn nhất định trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn. Đối với FRP dùng trong lĩnh vực hóa chất, người ta thêm các chất ức chế ăn mòn để tăng cường khả năng chịu hóa chất của vật liệu và kéo dài tuổi thọ sản phẩm trong môi trường hóa chất khắc nghiệt. Việc giảm chi phí được thực hiện thông qua việc sử dụng các chất độn, cũng là một dạng phụ gia. Ví dụ, độ cứng của vật liệu composite có thể được cải thiện bằng các chất độn như canxi carbonat hoặc talc, những chất này chỉ làm giảm nhẹ độ bền của composite—điều này có thể là mong muốn trong một số trường hợp.