Προβολές: 94 Συγγραφέας: Επεξεργαστής ιστότοπου Χρόνος δημοσίευσης: 2024-08-15 Προέλευση: Τοποθεσία
Ιδιότητες υλικού ενίσχυσης ινών PK
1 αντοχή εφελκυσμού
Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει το υλικό πριν από την έκταση. Ορισμένα μη εύθραυστα υλικά παραμορφώνονται πριν σπάσουν, αλλά Kevlar ® (aramid) ίνες, ίνες άνθρακα και Οι ίνες E-Glass είναι εύθραυστες και σπάζουν με μικρή παραμόρφωση. Η αντοχή σε εφελκυσμό μετράται ως δύναμη ανά περιοχή μονάδας (PA ή Pascals).
Το στρες είναι η δύναμη και η πίεση είναι η απόκλιση λόγω στρες. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει μια σύγκριση της αντοχής εφελκυσμού τριών χρησιμοποιούμενων ινών ενισχυτικών: ίνες άνθρακα, ίνες αραμιδίου, γυάλινης ίνας και εποξειδική ρητίνη. Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτά τα στοιχεία είναι μόνο για σύγκριση και μπορούν να ποικίλουν ανάλογα με τη διαδικασία κατασκευής, τη σύνθεση της εποξειδικής ρητίνης, τη διατύπωση του αραμιδίου, την πρόδρομη ίνα των ινών άνθρακα κλπ. Και εκφράζονται σε ΜΡΑ.
2. Πυκνότητα και αναλογία αντοχής προς βάρος
Κατά τη σύγκριση των πυκνοτήτων των τριών υλικών, μπορούν να παρατηρηθούν σημαντικές διαφορές μεταξύ των τριών ινών. Εάν γίνονται τρία δείγματα ακριβώς του ίδιου μεγέθους και βάρους, γίνεται γρήγορα φανερό ότι οι ίνες Kevlar® είναι πολύ ελαφρύτερες, με τις ίνες άνθρακα να έρχονται κοντά σε δευτερόλεπτο και οι ίνες E-Glass. Επομένως, για το ίδιο βάρος σύνθετου υλικού, μπορεί να επιτευχθεί υψηλότερη αντοχή με ίνες άνθρακα ή Kevlar®. Με άλλα λόγια, οποιαδήποτε δομή κατασκευασμένη από σύνθετα ίνες άνθρακα ή Kevlar® που απαιτεί δεδομένη δύναμη είναι μικρότερη ή λεπτότερη από μία από γυάλινες ίνες. Αφού έχουν γίνει και δοκιμαστούν δείγματα, θα διαπιστωθεί ότι τα σύνθετα υαλοπίνακες ζυγίζουν σχεδόν διπλάσια από τα ελασμοί Kevlar® ή άνθρακα. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αποθηκευτεί πολύ βάρος χρησιμοποιώντας Kevlar® ή ίνες άνθρακα. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται αναλογία αντοχής προς βάρος.
3. Το μέτρο του Young Young's Modulus
Το μέτρο του Young's είναι ένα μέτρο της ακαμψίας ενός ελαστικού υλικού και είναι ένας τρόπος περιγραφής ενός υλικού. Ορίζεται ως ο λόγος της μονοαξονικής (προς μία κατεύθυνση) τάσης προς το μονοαξονικό στέλεχος (παραμόρφωση προς την ίδια κατεύθυνση). Το συντελεστή Young's = Stress/Strain, που σημαίνει ότι τα υλικά με μέτρο υψηλού Young είναι πιο σκληρά από εκείνα με συντελεστή χαμηλού Young.
Η δυσκαμψία των ινών άνθρακα, του Kevlar® και των ινών γυαλιού ποικίλλει σημαντικά. Οι ίνες άνθρακα είναι περίπου διπλάσια από τις ίνες Aramid και πέντε φορές πιο σκληρές από τις γυάλινες ίνες. Το μειονέκτημα της εξαιρετικής ακαμψίας του άνθρακα είναι ότι τείνει να είναι πιο εύθραυστη. Όταν αποτύχει, τείνει να μην δείχνει μεγάλη πίεση ή παραμόρφωση.
4. Πλειστικότητα και θερμική εξήγηση
Τόσο το Kevlar® όσο και οι ίνες άνθρακα είναι ανθεκτικές σε υψηλές θερμοκρασίες και ούτε έχουν σημείο τήξης. Και τα δύο υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί σε προστατευτικά ρούχα και ανθεκτικά σε πυρκαγιά υφάσματα. Οι γυάλινες ίνες τελικά θα λιώσουν, αλλά είναι επίσης ιδιαίτερα ανθεκτικές σε υψηλές θερμοκρασίες. Φυσικά, οι παγωμένες γυάλινες ίνες που χρησιμοποιούνται σε κτίρια μπορούν επίσης να αυξήσουν την αντίσταση στη φωτιά.
Οι ίνες άνθρακα και το Kevlar® χρησιμοποιούνται για την κατασκευή προστατευτικών κουβερτών ή κουβέρτες συγκόλλησης ή ρούχα. Τα γάντια Kevlar χρησιμοποιούνται συχνά στη βιομηχανία κρέατος για να προστατεύσουν τα χέρια κατά τη χρήση μαχαιριών. Η αντίσταση στη θερμότητα της μήτρας (συνήθως εποξειδικός) είναι επίσης σημαντική καθώς οι ίνες σπάνια χρησιμοποιούνται μόνοι τους. Όταν εκτίθεται σε θερμότητα, η εποξική ρητίνη μαλακώνει γρήγορα.
5. Ηλεκτρική αγωγιμότητα, αγωγιμότητα
Οι ίνες από άνθρακα διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια, αλλά το Kevlar® και οι ίνες από γυαλί δεν χρησιμοποιούνται. Αν και δεν διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια, απορροφά το νερό και το νερό διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια. Επομένως, πρέπει να εφαρμόζεται μια αδιάβροχη επικάλυψη στο Kevlar σε τέτοιες εφαρμογές.
Επειδή οι ίνες άνθρακα μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια, η διάβρωση της γαλβανικής σύζευξης γίνεται πρόβλημα όταν έρχεται σε επαφή με άλλα μεταλλικά μέρη.
6. Αποικοδόμηση UV
Οι ίνες Aramid θα υποβαθμιστούν στο φως του ήλιου και στα υψηλά περιβάλλοντα υπεριώδους ακτινοβολίας. Οι ίνες άνθρακα ή γυαλιού δεν είναι πολύ ευαίσθητες στην ακτινοβολία υπεριώδους ακτινοβολίας. Ωστόσο, ορισμένες συνήθως χρησιμοποιούμενες μήτρες όπως εποξειδικές ρητίνες διατηρούνται στο ηλιακό φως όπου θα λευκαίνει και θα χάσουν τη δύναμή του. Οι ρητίνες πολυεστέρας και βινυλστέρου είναι πιο ανθεκτικές στην υπεριώδη ακτινοβολία, αλλά πιο αδύναμες από τις εποξειδικές ρητίνες.
7. Αντίσταση κόπωσης
Εάν ένα μέρος είναι επανειλημμένα λυγισμένο και ισιωμένο, τελικά θα αποτύχει λόγω κόπωσης. Οι ίνες άνθρακα είναι κάπως ευαίσθητες στην κόπωση και τείνουν να αποτυγχάνουν καταστροφικά, ενώ το Kevlar® είναι πιο ανθεκτικό στην κόπωση. Οι ίνες γυαλιού είναι κάπου ενδιάμεσα.
8. Αντίσταση τριβής
Το Kevlar® είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στην τριβή, γεγονός που καθιστά δύσκολη την κοπή. Μία από τις κοινές χρήσεις του Kevlar® είναι ως προστατευτικά γάντια για περιοχές όπου τα χέρια μπορούν να κοπούν από γυαλί ή όπου χρησιμοποιούνται αιχμηρές λεπίδες. Οι ίνες άνθρακα και γυαλιού είναι λιγότερο ανθεκτικές.
9. Χημική αντίσταση
Οι ίνες των αραμιδίων είναι ευαίσθητες σε ισχυρά οξέα, αλκαλικά και ορισμένους παράγοντες οξειδωτικής (π.χ. υποχλωριώδες νάτριο), τα οποία μπορούν να προκαλέσουν αποικοδόμηση ινών. Τα κοινά λευκαντικά χλωρίδας (π.χ. Clorox®) και το υπεροξείδιο του υδρογόνου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν με το Kevlar®. Τα λευκαντικά οξυγόνου (π.χ. να νάτριο νατρίου) μπορούν να χρησιμοποιηθούν χωρίς να καταστραφούν οι ίνες του αραμιδίου.
Οι ίνες άνθρακα είναι πολύ σταθερές και μη ευαίσθητες στη χημική υποβάθμιση. Ωστόσο, η εποξειδική μήτρα θα υποβαθμιστεί.
10 Ιδιότητες σύνδεσης σώματος
Προκειμένου οι ίνες άνθρακα, το Kevlar® και το Glass να εκτελούν βέλτιστα, πρέπει να κρατηθούν στη θέση τους στη μήτρα (συνήθως εποξειδική ρητίνη). Η ικανότητα της εποξειδικής ρητίνης να δεσμεύεται με τις διάφορες ίνες είναι επομένως κρίσιμη.
Τόσο οι ίνες άνθρακα όσο και οι γυάλινες ίνες μπορούν εύκολα να κολλήσουν στο εποξειδικό, αλλά ο δεσμός anamid-epoxy δεν είναι τόσο ισχυρός όσο επιθυμείτε και αυτή η μειωμένη προσκόλληση επιτρέπει τη διείσδυση του νερού. Ως αποτέλεσμα, η ευκολία με την οποία οι ίνες των αραμιδίων μπορούν να απορροφήσουν το νερό, σε συνδυασμό με την ανεπιθύμητη προσκόλληση σε εποξειδική, σημαίνει ότι εάν η επιφάνεια του σύνθετου Kevlar® έχει καταστραφεί και το νερό μπορεί να εισέλθει, τότε το Kevlar® μπορεί να απορροφήσει νερό κατά μήκος των ινών και να αποδυναμώσει το σύνθετο.
11. Χρώμα και ύφανση
Το Aramid είναι ελαφρύ χρυσό στη φυσική του κατάσταση, μπορεί να είναι χρωματισμένη και τώρα έρχεται σε πολλές ωραίες αποχρώσεις. Οι ίνες γυαλιού είναι επίσης διαθέσιμες σε έγχρωμες εκδόσεις. Οι ίνες άνθρακα είναι πάντα μαύρες και μπορούν να αναμειχθούν με έγχρωμο αραμίπο, αλλά δεν μπορεί να χρωματιστεί.
