Перавагі і недахопы кеўлару, вугляроднага валакна і шкловалакна

Укараненне матэрыялаў з армавальнага валакна.

Шкловалакно, вугляроднае валакно і араміднае валакно - усе яны шырока выкарыстоўваюцца ў цяперашні час армавальныя матэрыялы.

Ўласцівасці матэрыялу армавальнага валакна ПК

1 Трываласць на разрыў

Трываласць на разрыў - гэта максімальнае напружанне, якое можа вытрымаць матэрыял перад расцяжэннем. Некаторыя неломкі матэрыялы дэфармуюцца, перш чым зламацца, але Kevlar ® (арамідныя) валокны, вугляродныя валокны і Электроннае шкловалакно далікатнае і ламаецца пры невялікай дэфармацыі. Трываласць на разрыў вымяраецца як сіла на адзінку плошчы (Па або Паскаль).

Напружанне - гэта сіла, а напружанне - гэта адхіленне з-за напружання. У табліцы ніжэй паказана параўнанне трываласці на разрыў трох звычайна выкарыстоўваюцца армавальных валокнаў: вугляроднага валакна, араміднага валакна, шкловалакна і эпаксіднай смалы. Варта адзначыць, што гэтыя лічбы прыведзены толькі для параўнання і могуць змяняцца ў залежнасці ад вытворчага працэсу, складу эпаксіднай смалы, складу араміду, валакна-папярэдніка вугляроднага валакна і г.д., і выражаюцца ў МПа.

 

2. Шчыльнасць і суадносіны трываласці і вагі

Пры параўнанні шчыльнасці трох матэрыялаў можна заўважыць значныя адрозненні паміж трыма валокнамі. Калі зрабіць тры ўзоры аднолькавага памеру і вагі, хутка становіцца відавочным, што валакна Kevlar® нашмат лягчэйшыя, прычым вугляродныя валокны ідуць на другім месцы, а валакна Е-шкла - самымі цяжкімі. Такім чынам, пры той жа вазе кампазіта больш высокую трываласць можна атрымаць з вугляродным валакном або кеўларам®. Іншымі словамі, любая канструкцыя з вугляроднага валакна або кампазітаў Kevlar®, якая патрабуе пэўнай трываласці, меншая або танчэйшая за канструкцыю са шкловалакна. Пасля вырабу і выпрабаванняў узораў выявіцца, што кампазіты са шкловалакна важаць амаль у два разы больш, чым ламінат Kevlar® або вугляроднае валакно. Гэта азначае, што значная вага можа быць зэканомлена пры выкарыстанні кеўлара® або вугляроднага валакна. Гэта ўласцівасць называецца суадносінамі трываласці і вагі.

 

3. Модуль Юнга Модуль Юнга

Модуль Юнга - гэта мера калянасці пругкага матэрыялу і спосаб апісання матэрыялу. Ён вызначаецца як стаўленне аднавосевага (у адным кірунку) напружання да аднавосевай дэфармацыі (дэфармацыі ў тым жа кірунку). Модуль Юнга = напружанне/дэфармацыя, што азначае, што матэрыялы з высокім модулем Юнга больш жорсткія, чым матэрыялы з нізкім модулем Юнга.

Калянасць вугляроднага валакна, кеўлара® і шкловалакна значна адрозніваецца. Вугляроднае валакно прыкладна ўдвая больш жорсткае, чым араміднае валакно, і ў пяць разоў больш жорсткае, чым шкловалакно. Недахопам выдатнай калянасці вугляроднага валакна з'яўляецца тое, што яно, як правіла, больш далікатнае. Калі ён выходзіць з ладу, ён, як правіла, не дэманструе асаблівага напружання або дэфармацыі.

 

4. Вогненебяспечнасць і цеплавое Тлумачэнне

І Kevlar®, і вугляроднае валакно ўстойлівыя да высокіх тэмператур і не маюць тэмпературы плаўлення. Абодва матэрыялы выкарыстоўваліся ў ахоўнай вопратцы і вогнеўстойлівых тканінах. Шкловалакно з часам расплавіцца, але таксама вельмі ўстойліва да высокіх тэмператур. Вядома, матавае шкловалакно, якое выкарыстоўваецца ў будынках, таксама можа павялічыць вогнеўстойлівасць.

Вугляроднае валакно і кеўлар® выкарыстоўваюцца для вырабу ахоўных супрацьпажарных або зварачных коўдраў або адзення. кеўларавыя пальчаткі часта выкарыстоўваюцца ў мясной прамысловасці для абароны рук пры выкарыстанні нажоў. Тэрмаўстойлівасць матрыцы (звычайна эпаксіднай) таксама важная, паколькі валакна рэдка выкарыстоўваюцца самі па сабе. Пад уздзеяннем цяпла эпаксідная смала хутка размягчается.

5. Электраправоднасць, электраправоднасць

Вугляроднае валакно праводзіць электрычнасць, а кеўлар® і шкловалакно - не. Кеўлар® выкарыстоўваецца для нацягвання правадоў у вежах перадач. Хоць ён не праводзіць электрычнасць, ён паглынае ваду, а вада праводзіць электрычнасць. Такім чынам, у такіх выпадках на кеўлар неабходна наносіць воданепранікальнае пакрыццё.

Паколькі вугляроднае валакно можа праводзіць электрычнасць, карозія гальванічнай сувязі становіцца праблемай, калі яна ўступае ў кантакт з іншымі металічнымі часткамі.

6. УФ-дэградацыя

Арамідныя валакна разбураюцца на сонечным святле і ў асяроддзі з высокім узроўнем ультрафіялету. Вугляродныя або шкляныя валакна не вельмі адчувальныя да УФ-выпраменьвання. Аднак некаторыя звычайна выкарыстоўваюцца матрыцы, такія як эпаксідныя смалы, затрымліваюцца на сонечным святле, дзе яны бялеюць і губляюць сваю трываласць. Поліэфірныя і вінілаэфірныя смалы больш устойлівыя да ўльтрафіялету, але слабей эпаксідных смол.

7. Устойлівасць да стомленасці

Калі дэталь шматразова згінаць і выпростваць, яна ў канчатковым выніку выйдзе з ладу з-за стомленасці. Вугляроднае валакно збольшага адчувальнае да стомленасці і мае тэндэнцыю катастрафічна выходзіць з ладу, тады як Kevlar® больш устойлівы да стомленасці. Шкловалакно знаходзіцца дзесьці пасярэдзіне.

8. Устойлівасць да ізаляцыі

Kevlar® вельмі ўстойлівы да ізаляцыі, што абцяжарвае рэзку. адно з распаўсюджаных ужыванняў Kevlar® - у якасці ахоўных пальчатак для месцаў, дзе рукі могуць быць парэзаны шклом або дзе выкарыстоўваюцца вострыя ляза. Вугляродныя і шкловалакна менш устойлівыя.

 

9. Хімічная ўстойлівасць 

Арамідныя валакна адчувальныя да моцных кіслот, шчолачаў і некаторых акісляльнікаў (напрыклад, гіпахларыту натрыю), якія могуць выклікаць дэградацыю валакна. Звычайныя хлоркавыя адбельвальнікі (напрыклад, Clorox®) і перакіс вадароду нельга выкарыстоўваць з Kevlar®. Кіслародныя адбельвальнікі (напрыклад, перборат натрыю) можна выкарыстоўваць без пашкоджання арамідных валокнаў.

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

10. Склейвальныя ўласцівасці цела 

Каб вугляродныя валокны, кеўлар® і шкло працавалі аптымальна, яны павінны ўтрымлівацца на месцы ў матрыцы (звычайна гэта эпаксідная смала). Таму здольнасць эпаксіднай смалы злучацца з рознымі валокнамі мае вырашальнае значэнне.

Як вугляродныя, так і шкляныя валакна могуць лёгка прыліпаць да эпаксіднай смалы, але сувязь араміднага валакна і эпаксіднай смалы не такая трывалая, як хацелася б, і гэта зніжаная адгезія дазваляе пранікненню вады. У выніку лёгкасць, з якой арамідныя валокны могуць паглынаць ваду, у спалучэнні з непажаданай адгезіяй да эпаксіднай смалы азначае, што калі паверхня кампазіта kevlar® пашкоджана і вада можа патрапіць унутр, то Kevlar® можа ўбіраць ваду ўздоўж валокнаў і аслабляць кампазіт.

11. Колер і пляценне

Арамід - гэта светлае золата ў натуральным стане, яго можна афарбоўваць і цяпер мае мноства прыгожых адценняў. Шкловалакно таксама даступна ў каляровых варыянтах. Вугляроднае валакно заўсёды чорнае і можа быць змяшана з каляровым арамідам, але яно не можа быць афарбавана само па сабе.

Як выбраць матэрыялы з армавальнага валакна?

Пасля параўнання вышэйзгаданых 11 пунктаў мы атрымалі папярэдняе разуменне трох матэрыялаў.

Канкрэтны выбар матэрыялу будзе залежаць ад канкрэтнага прымянення і эканамічных меркаванняў, каб прыйсці да здавальняючага рашэння.

Калі ў вас ёсць якія-небудзь пытанні, звярніцеся да каманды JLON, якая можа аказаць прафесійную тэхнічную падтрымку, каб дапамагчы вам аптымізаваць выдаткі і зэканоміць час і намаганні.