Перавагі і недахопы кевлара, вугляроднага валакна і шклянога валакна

Уласцівасці матэрыялу для падмацавання валакна ПК

1 трываласць на расцяжэнне

Трываласць на расцяжэнне - гэта максімальнае напружанне, якое матэрыял можа супрацьстаяць перад расцяжэннем. Некаторыя матэрыялы, якія не з'яўляюцца далікатнымі, дэфармаваны перад разрывам, але Kevlar ® (Aramid) валокны, вугляродныя валокны і Электронныя шкляныя валокны далікатныя і разрываюцца з невялікай дэфармацыяй. Трываласць на расцяжэнне вымяраецца як сіла на адзінку плошчы (ПА або паскалы).

Стрэс - гэта сіла, а дэфармацыя - гэта адхіленне з -за стрэсу. У табліцы ніжэй прыведзена параўнанне трываласці на расцяжэнне трох часта выкарыстоўваюцца армавальных валокнаў: вугляродныя валакна, араміднае валакно, шкляныя валакна і эпаксідную смалу. Варта адзначыць, што гэтыя лічбы толькі для параўнання, і яны могуць вар'іравацца ў залежнасці ад вытворчага працэсу, складу эпаксіднай смалы, прэпарата Aramid, папярэдніка валакна вугляроднага валакна і г.д., і выражаюцца ў МПА.

2. Шчыльнасць і суадносіны трываласці да вагі

Пры параўнанні шчыльнасці трох матэрыялаў можна заўважыць значныя адрозненні паміж трыма валокнамі. Калі зроблены тры ўзоры сапраўды аднолькавага памеру і вагі, хутка становіцца відавочным, што валокны Kevlar® значна лягчэйшыя, а вугляродныя валокны набліжаюцца да другой, а валакна электроннага шкла-самыя цяжкія. Такім чынам, пры той жа масе кампазіта можа быць атрымана больш высокую трываласць з вугляродным валокнам або Kevlar®. Іншымі словамі, любая канструкцыя, вырабленая з вугляродных валокнаў або кампазітаў Kevlar®, які патрабуе зададзенай трываласці, меншая або танчэйшая, чым адна з шкляных валакна. Пасля таго, як узоры былі зроблены і правераны, будзе ўстаноўлена, што кампазіты з шкляных валокнаў важаць амаль удвая больш, чым у кевлар® або ламінаты з вугляродных валокнаў. Гэта азначае, што шмат вагі можна захаваць пры дапамозе Kevlar® або Carbon Viet. Гэта ўласцівасць называецца суадносінамі трываласці і вагі.

3. Модуль модуля Янга Янг

Модуль Янга - гэта паказчык калянасці эластычнага матэрыялу і з'яўляецца спосабам апісання матэрыялу. Ён вызначаецца як суадносіны аднавоснага (у адным кірунку) стрэсу да аднавоснага штаму (дэфармацыя ў тым жа кірунку). Модуль Янга = стрэс/напружанне, што азначае, што матэрыялы з модулем высокага Янга больш жорсткія, чым тыя, у каго маладыя модуль.

Калянасць вугляродных валокнаў, кевлар® і шклянога валакна значна змяняецца. Вугляроднае валакно прыблізна ўдвая больш жорсткая, чым араміднае валакно і пяць разоў больш жорсткае, чым шкляное валакно. Недахопам выдатнай калянасці вугляродных валокнаў з'яўляецца тое, што ён, як правіла, больш далікатны. Калі гэта не ўдаецца, ён, як правіла, не паказвае шмат напружання і дэфармацыі.

4. Гручая і цеплавое тлумачэнне

І Kevlar®, і вугляродныя валакна ўстойлівыя да высокіх тэмператур і ні адзін з іх не мае. Абодва матэрыялы былі выкарыстаны ў ахоўнай вопратцы і ўстойлівых да агнявых тканін. Шкловае валакно ў канчатковым выніку растане, але таксама ўстойлівы да высокіх тэмператур. Вядома, матавыя шкляныя валокны, якія выкарыстоўваюцца ў будынках, таксама могуць павялічыць пажарную ўстойлівасць.

Вугляродныя валакна і Kevlar® выкарыстоўваюцца для падрыхтоўкі ахоўных пажарных або зварачных коўдраў альбо адзення. Пальчаткі Kevlar часта выкарыстоўваюцца ў мясной прамысловасці для абароны рук пры выкарыстанні нажоў. Цеплавая ўстойлівасць матрыцы (звычайна эпаксіднай) таксама важная, бо валокны рэдка выкарыстоўваюцца самастойна. Пры ўздзеянні на цяпло, эпаксідная смала хутка змякчаецца.

5. Электрычная праводнасць, праводнасць

Вугляроднае валакно праводзіць электраэнергію, але Kevlar® і шкляное валакно не. Kevlar® выкарыстоўваецца для выцягвання правадоў у вежах для перадачы. Хоць ён і не праводзіць электраэнергію, ён паглынае ваду, а вада сапраўды праводзіць электраэнергію. Такім чынам, воданепранікальнае пакрыццё павінна прымяняцца да Kevlar у такіх прыкладаннях.

Паколькі вугляродныя валакна могуць праводзіць электраэнергію, карозія гальванічнай сувязі становіцца праблемай, калі ён уступае ў кантакт з іншымі металічнымі часткамі.

6. УФ -дэградацыя

Арамідныя валокны будуць пагаршацца ў сонечным святле і высокай ультрафіялетавай асяроддзі. Вугляродныя або шкляныя валокны не вельмі адчувальныя да УФ -выпраменьвання. Аднак некаторыя часта выкарыстоўваюцца матрыцы, такія як эпаксідныя смалы, захоўваюцца на сонечным святле, дзе яны адбялець і страцяць свае сілы. Поліэфірныя і вінілавыя эфірныя смалы больш устойлівыя да УФ, але слабейшыя за эпаксідныя смалы.

7. Устойлівасць да стомленасці

Калі частка неаднаразова сагнута і выпрастаецца, яна ў канчатковым выніку выйдзе з ладу з -за стомленасці. Вугляводны валакно некалькі адчувальны да стомленасці і, як правіла, катастрафічна не працуе, тады як Kevlar® больш устойлівы да стомленасці. Шкловае валакно знаходзіцца дзесьці паміж імі.

8. Устойлівасць да ізаляцыі

Kevlar® вельмі ўстойлівы да ізаляцыі, што абцяжарвае рэзаць. Адзін з распаўсюджаных ужыванняў Kevlar® - гэта як ахоўныя пальчаткі для ўчасткаў, дзе рукі могуць выразаць шклянкай або там, дзе выкарыстоўваюцца вострыя лопасці. Вугляродныя і шкляныя валокны менш устойлівыя.

9. Хімічная ўстойлівасць 

Арамідныя валокны адчувальныя да моцных кіслот, шчолачы і пэўных акісляльных рэчываў (напрыклад, гіпахларыт натрыю), што можа выклікаць дэградацыю валакна. Звычайныя хлорныя адбельвальнікі (напрыклад, Clorox®) і перакіс вадароду не могуць быць выкарыстаны з Kevlar®. Адбельванні кіслароду (напрыклад, натрый натрыю) могуць быць выкарыстаны без пашкоджання арамідных валокнаў.

Вугляродныя валокны вельмі ўстойлівыя і неадчувальныя да хімічнай дэградацыі. Аднак эпаксідная матрыца будзе пагаршацца.

10. Уласцівасці злучэння цела 

Для таго, каб вугляродныя валокны, Kevlar® і шкло аптымальна працуюць, яны павінны быць утрыманы ў матрыцы (звычайна эпаксідная смала). Такім чынам, здольнасць эпаксіднай смалы звязвацца з рознымі валокнамі мае вырашальнае значэнне.

І вугляродныя, і шкляныя валокны могуць лёгка прытрымлівацца эпаксіднай, але сувязь арамід-эпаксіднай акаксіі не такая моцная, як жадана, і гэта зніжэнне адгезіі дазваляе пранікненне вады. У выніку лёгкасць, з якой Aramid Viibers можа паглынаць ваду ў спалучэнні з непажаданай адгезіяй да эпаксіднай, азначае, што калі паверхня кампазіта Kevlar® можа ўвайсці, а вада можа ўвайсці, то Kevlar® можа паглынаць ваду ўздоўж валокнаў і паслабіць кампазіт.

11. Колер і перапляценне

У натуральным стане Aramid - гэта лёгкае золата, ён можа быць афарбаваны і зараз пастаўляецца ў шматлікіх прыемных адценнях. Шкловае валакно таксама даступна ў каляровых версіях. Вугляродныя валакна заўсёды чорнае і яго можна змешваць з каляровай арамідай, але яго нельга афарбаваць.