Преглеждания: 94 Автор: Редактор на сайта Време на публикуване: 2024-08-15 Произход: сайт
Стъклените влакна, въглеродните влакна и арамидните влакна са широко използвани материали за подсилване в момента.
Фибростъкло
Тъкан от въглеродни влакна
Арамидна (Kevlar®) тъкан
Якостта на опън е максималното напрежение, което материалът може да издържи преди разтягане. Някои нечупливи материали се деформират преди да се счупят, но Kevlar ® (арамидни) влакна, въглеродни влакна и E-стъклените влакна са крехки и се чупят с малка деформация. Якостта на опън се измерва като сила на единица площ (Pa или Pascals).
Напрежението е силата, а напрежението е отклонението, дължащо се на напрежението. Таблицата по-долу показва сравнение на якостта на опън на три често използвани усилващи влакна: въглеродни влакна, арамидни влакна, стъклени влакна и епоксидна смола. Струва си да се отбележи, че тези цифри са само за сравнение и могат да варират в зависимост от производствения процес, състава на епоксидната смола, формулировката на арамида, прекурсорното влакно на въглеродното влакно и т.н., и се изразяват в MPa.
При сравняване на плътността на трите материала могат да се видят значителни разлики между трите влакна. Ако се направят три проби с абсолютно еднакъв размер и тегло, бързо става ясно, че Kevlar® влакната са много по-леки, като въглеродните влакна са на второ място, а E-стъклените влакна са най-тежките. Следователно, за същото тегло на композита, може да се получи по-висока якост с въглеродни влакна или Kevlar®. С други думи, всяка структура, направена от въглеродни влакна или композити Kevlar®, която изисква дадена якост, е по-малка или по-тънка от тази, направена от стъклени влакна. След като пробите са направени и тествани, ще се установи, че композитите от стъклени влакна тежат почти два пъти повече от Kevlar® или ламинати от въглеродни влакна. Това означава, че може да се спести много тегло с помощта на Kevlar® или въглеродни влакна. Това свойство се нарича съотношение якост към тегло.
Модулът на Йънг е мярка за твърдостта на еластичен материал и е начин за описване на материал. Дефинира се като съотношението на едноосно (в една посока) напрежение към едноосно напрежение (деформация в същата посока). Модул на Юнг = напрежение/деформация, което означава, че материалите с висок модул на Юнг са по-твърди от тези с нисък модул на Юнг.
Твърдината на въглеродните влакна, Kevlar® и стъклените влакна варира значително. Въглеродните влакна са около два пъти по-твърди от арамидните влакна и пет пъти по-твърди от стъклените влакна. Недостатъкът на отличната твърдост на въглеродните влакна е, че те са по-крехки. Когато се повреди, няма тенденция да показва много напрежение или деформация.
Както Kevlar®, така и въглеродните влакна са устойчиви на високи температури и нито едно от тях няма точка на топене. И двата материала са използвани в защитно облекло и огнеупорни тъкани. Стъклените влакна в крайна сметка ще се стопят, но също така са силно устойчиви на високи температури. Разбира се, матираните стъклени влакна, използвани в сградите, също могат да увеличат огнеустойчивостта.
Въглеродните влакна и Kevlar® се използват за направата на защитни одеяла или облекла за пожарогасене или заваряване. ръкавиците от кевлар често се използват в месната промишленост за защита на ръцете при използване на ножове. Топлоустойчивостта на матрицата (обикновено епоксидна) също е важна, тъй като влакната рядко се използват сами. Когато е изложена на топлина, епоксидната смола омеква бързо.
Въглеродните влакна провеждат електричество, но Kevlar® и стъклените влакна не го правят. Kevlar® се използва за издърпване на проводници в предавателни кули. Въпреки че не провежда електричество, той абсорбира вода, а водата провежда електричество. Следователно при такива приложения върху кевлар трябва да се нанесе водоустойчиво покритие.
Тъй като въглеродните влакна могат да провеждат електричество, корозията на галваничното свързване се превръща в проблем, когато влезе в контакт с други метални части.
Арамидните влакна ще се разградят на слънчева светлина и среда с висока UV среда. Въглеродните или стъклените влакна не са много чувствителни към UV радиация. Въпреки това, някои често използвани матрици като епоксидни смоли се задържат на слънчева светлина, където ще избелят и ще загубят своята здравина. Полиестерните и винилестерните смоли са по-устойчиви на UV, но по-слаби от епоксидните смоли.
Ако една част многократно се огъва и изправя, тя в крайна сметка ще се провали поради умора. Въглеродните влакна са донякъде чувствителни към умора и са склонни да се повреждат катастрофално, докато Kevlar® е по-устойчив на умора. Стъклените влакна са някъде по средата.
Kevlar® е силно устойчив на абразия, което го прави труден за рязане. едно от обичайните приложения на Kevlar® е като защитни ръкавици за зони, където ръцете могат да бъдат поранени от стъкло или където се използват остри остриета. Въглеродните и стъклените влакна са по-малко устойчиви.
Арамидните влакна са чувствителни към силни киселини, основи и определени окислители (напр. натриев хипохлорит), които могат да причинят разграждане на влакната. Обичайните хлорни избелващи средства (напр. Clorox®) и водороден пероксид не могат да се използват с Kevlar®. Могат да се използват кислородни избелители (напр. натриев перборат), без да се увреждат арамидните влакна.
Въглеродните влакна са много стабилни и нечувствителни към химическо разграждане. Епоксидната матрица обаче ще се разгради.
За да могат въглеродните влакна, Kevlar® и стъклото да работят оптимално, те трябва да се задържат на място в матрицата (обикновено епоксидна смола). Следователно способността на епоксидната смола да се свързва с различните влакна е критична.
Както въглеродните, така и стъклените влакна могат лесно да се залепят към епоксидната смола, но връзката арамидно влакно-епоксидна смола не е толкова силна, колкото се желае, и тази намалена адхезия позволява проникването на вода. В резултат на това лекотата, с която арамидните влакна могат да абсорбират вода, заедно с нежеланата адхезия към епоксидната смола, означава, че ако повърхността на композита kevlar® е повредена и водата може да навлезе, тогава Kevlar® може да абсорбира вода по протежение на влакната и да отслаби композита.
Арамидът е светло злато в естественото си състояние, може да се оцветява и сега се предлага в много хубави нюанси. Стъклофибърът се предлага и в цветни версии. Въглеродните влакна винаги са черни и могат да се смесват с цветен арамид, но не могат да бъдат оцветени сами.
След като сравнихме горните 11 елемента, получихме предварително разбиране за трите материала.
Конкретният избор на материал ще зависи от конкретното приложение и икономически съображения, за да се стигне до задоволително решение.
Ако имате някакви въпроси, моля, свържете се с екипа на JLON, който може да осигури професионална техническа поддръжка, за да ви помогне да оптимизирате разходите и да спестите време и усилия.
