Vistas: 94 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2024-08-15 Origen: Sitio
Propiedades del material de fibra de refuerzo PK
1 resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción es la tensión máxima que un material puede soportar antes de estirarse. Algunos materiales no frágiles se deforman antes de romperse, pero Fibras Kevlar® (aramida), fibras de carbono y Las fibras de vidrio electrónico son frágiles y se rompen con poca deformación. La resistencia a la tracción se mide como fuerza por unidad de área (Pa o Pascales).
La tensión es la fuerza y la deformación es la deflexión debida a la tensión. La siguiente tabla muestra una comparación de la resistencia a la tracción de tres fibras de refuerzo utilizadas habitualmente: fibra de carbono, fibra de aramida, fibra de vidrio y resina epoxi. Vale la pena señalar que estas cifras son meramente comparativas y pueden variar con el proceso de fabricación, la composición de la resina epoxi, la formulación de la aramida, la fibra precursora de la fibra de carbono, etc., y están expresadas en MPa.
2. Densidad y relación resistencia-peso
Al comparar las densidades de los tres materiales, se pueden observar diferencias significativas entre las tres fibras. Si se fabrican tres muestras de exactamente el mismo tamaño y peso, rápidamente se hace evidente que las fibras de Kevlar® son mucho más ligeras, seguidas de cerca por las fibras de carbono y las fibras de vidrio E las más pesadas. Por tanto, para el mismo peso de composite, se puede obtener mayor resistencia con fibra de carbono o Kevlar®. En otras palabras, cualquier estructura hecha de fibra de carbono o compuestos de Kevlar® que requiera una resistencia determinada es más pequeña o más delgada que una hecha de fibra de vidrio. Una vez realizadas y probadas las muestras, se descubrirá que los compuestos de fibra de vidrio pesan casi el doble que los laminados de Kevlar® o fibra de carbono. Esto significa que se puede ahorrar mucho peso utilizando Kevlar® o fibra de carbono. Esta propiedad se llama relación resistencia-peso.
3. Módulo de Young Módulo de Young
El módulo de Young es una medida de la rigidez de un material elástico y es una forma de describir un material. Se define como la relación entre la tensión uniaxial (en una dirección) y la deformación uniaxial (deformación en la misma dirección). Módulo de Young = tensión/deformación, lo que significa que los materiales con un módulo de Young alto son más rígidos que aquellos con un módulo de Young bajo.
La rigidez de la fibra de carbono, Kevlar® y la fibra de vidrio varía considerablemente. La fibra de carbono es aproximadamente dos veces más rígida que la fibra de aramida y cinco veces más rígida que la fibra de vidrio. La desventaja de la excelente rigidez de la fibra de carbono es que tiende a ser más quebradiza. Cuando falla, tiende a no mostrar mucha tensión o deformación.
4. Inflamabilidad y explicación térmica
Tanto el Kevlar® como la fibra de carbono son resistentes a altas temperaturas y ninguno tiene punto de fusión. Ambos materiales se han utilizado en ropa de protección y tejidos ignífugos. La fibra de vidrio eventualmente se derretirá, pero también es muy resistente a las altas temperaturas. Por supuesto, las fibras de vidrio esmeriladas utilizadas en los edificios también pueden aumentar la resistencia al fuego.
La fibra de carbono y el Kevlar® se utilizan para fabricar mantas o prendas protectoras contra incendios o para soldar. Los guantes de kevlar se utilizan a menudo en la industria cárnica para proteger las manos al utilizar cuchillos. La resistencia al calor de la matriz (normalmente epoxi) también es importante ya que las fibras rara vez se utilizan solas. Cuando se expone al calor, la resina epoxi se ablanda rápidamente.
5. Conductividad Eléctrica, Conductividad
La fibra de carbono conduce electricidad, pero el Kevlar® y la fibra de vidrio no. Kevlar® se utiliza para tirar de cables en torres de transmisión. Aunque no conduce electricidad, absorbe agua y el agua sí conduce electricidad. Por lo tanto, se debe aplicar un revestimiento impermeable al Kevlar en dichas aplicaciones.
Debido a que la fibra de carbono puede conducir electricidad, la corrosión del acoplamiento galvánico se convierte en un problema cuando entra en contacto con otras piezas metálicas.
6. Degradación ultravioleta
Las fibras de aramida se degradarán con la luz solar y en entornos con mucha radiación ultravioleta. Las fibras de carbono o de vidrio no son muy sensibles a la radiación UV. Sin embargo, algunas matrices de uso común, como las resinas epoxi, quedan retenidas a la luz del sol, donde se blanquean y pierden su resistencia. Las resinas de poliéster y viniléster son más resistentes a los rayos UV, pero más débiles que las resinas epoxi.
7. Resistencia a la fatiga
Si una pieza se dobla y endereza repetidamente, eventualmente fallará debido a la fatiga. La fibra de carbono es algo sensible a la fatiga y tiende a fallar catastróficamente, mientras que Kevlar® es más resistente a la fatiga. La fibra de vidrio se encuentra en algún punto intermedio.
8. Resistencia a la abrasión
Kevlar® es muy resistente a la abrasión, lo que dificulta su corte. Uno de los usos comunes de Kevlar® es como guantes protectores para áreas donde las manos pueden sufrir cortes con vidrio o donde se utilizan cuchillas afiladas. Las fibras de carbono y vidrio son menos resistentes.
9. Resistencia química
Las fibras de aramida son sensibles a ácidos fuertes, álcalis y ciertos agentes oxidantes (por ejemplo, hipoclorito de sodio), que pueden provocar la degradación de la fibra. Los blanqueadores de cloro comunes (por ejemplo, Clorox®) y el peróxido de hidrógeno no se pueden usar con Kevlar®. Se pueden utilizar blanqueadores oxigenados (por ejemplo, perborato de sodio) sin dañar las fibras de aramida.
Las fibras de carbono son muy estables e insensibles a la degradación química. Sin embargo, la matriz epoxi se degradará.
10. Propiedades de unión corporal
Para que las fibras de carbono, Kevlar® y el vidrio funcionen de manera óptima, deben mantenerse en su lugar en la matriz (generalmente resina epoxi). Por tanto, la capacidad de la resina epoxi para unirse a las distintas fibras es crítica.
Tanto las fibras de carbono como las de vidrio pueden adherirse fácilmente al epoxi, pero el enlace entre la fibra de aramida y el epoxi no es tan fuerte como se desea y esta adhesión reducida permite que se produzca la penetración del agua. Como resultado, la facilidad con la que las fibras de aramida pueden absorber agua, junto con la adhesión indeseable al epoxi, significa que si la superficie del compuesto de Kevlar® se daña y puede entrar agua, entonces Kevlar® puede absorber agua a lo largo de las fibras y debilitarse. el compuesto.
11. Color y tejido
La aramida es oro claro en su estado natural, se puede colorear y ahora viene en muchos tonos bonitos. La fibra de vidrio también está disponible en versiones de colores. La fibra de carbono siempre es negra y se puede mezclar con aramida de color, pero no se puede colorear en sí misma.
