Vues : 94 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2024-08-15 Origine : Site
Propriétés du matériau de fibre de renfort PK
1 Résistance à la traction
La résistance à la traction est la contrainte maximale qu'un matériau peut supporter avant d'être étiré. Certains matériaux non fragiles se déforment avant de se briser, mais Fibres Kevlar ® (aramide), fibres de carbone et Les fibres de verre E sont fragiles et se cassent avec peu de déformation. La résistance à la traction est mesurée en force par unité de surface (Pa ou Pascals).
La contrainte est la force et la déformation est la déviation due à la contrainte. Le tableau ci-dessous présente une comparaison de la résistance à la traction de trois fibres de renfort couramment utilisées : la fibre de carbone, la fibre aramide, la fibre de verre et la résine époxy. Il est à noter que ces chiffres sont donnés à titre comparatif uniquement et qu'ils peuvent varier selon le procédé de fabrication, la composition de la résine époxy, la formulation de l'aramide, la fibre précurseur de la fibre de carbone, etc. et sont exprimés en MPa.
2. Densité et rapport résistance/poids
En comparant les densités des trois matériaux, des différences significatives peuvent être constatées entre les trois fibres. Si trois échantillons exactement de même taille et poids sont réalisés, il apparaît rapidement que les fibres Kevlar® sont beaucoup plus légères, suivies de près par les fibres de carbone et les fibres de verre E, les plus lourdes. Ainsi, pour le même poids de composite, une résistance plus élevée peut être obtenue avec de la fibre de carbone ou du Kevlar®. En d’autres termes, toute structure en fibre de carbone ou en composites Kevlar® nécessitant une résistance donnée est plus petite ou plus fine qu’une structure en fibre de verre. Après avoir prélevé et testé des échantillons, on constate que les composites en fibre de verre pèsent presque deux fois plus que les stratifiés en Kevlar® ou en fibre de carbone. Cela signifie qu'il est possible d'économiser beaucoup de poids en utilisant du Kevlar® ou de la fibre de carbone. Cette propriété est appelée rapport résistance/poids.
3. Module de Young Module de Young
Le module d'Young est une mesure de la rigidité d'un matériau élastique et constitue une manière de décrire un matériau. Il est défini comme le rapport entre la contrainte uniaxiale (dans une direction) et la déformation uniaxiale (déformation dans la même direction). Module d'Young = contrainte/déformation, ce qui signifie que les matériaux ayant un module d'Young élevé sont plus rigides que ceux ayant un module d'Young faible.
La rigidité de la fibre de carbone, du Kevlar® et de la fibre de verre varie considérablement. La fibre de carbone est environ deux fois plus rigide que la fibre aramide et cinq fois plus rigide que la fibre de verre. L’inconvénient de l’excellente rigidité de la fibre de carbone est qu’elle a tendance à être plus cassante. Lorsqu’il tombe en panne, il a tendance à ne pas montrer beaucoup de tension ou de déformation.
4. Inflammabilité et explication thermique
Le Kevlar® et la fibre de carbone résistent aux températures élevées et aucun des deux n’a de point de fusion. Les deux matériaux ont été utilisés dans la fabrication de vêtements de protection et de tissus ignifuges. La fibre de verre finit par fondre, mais elle est également très résistante aux températures élevées. Bien entendu, les fibres de verre dépolies utilisées dans les bâtiments peuvent également augmenter la résistance au feu.
La fibre de carbone et le Kevlar® sont utilisés pour fabriquer des couvertures ou des vêtements de protection contre l'incendie ou le soudage. Les gants en Kevlar sont souvent utilisés dans l'industrie de la viande pour protéger les mains lors de l'utilisation de couteaux. La résistance à la chaleur de la matrice (généralement époxy) est également importante car les fibres sont rarement utilisées seules. Lorsqu'elle est exposée à la chaleur, la résine époxy ramollit rapidement.
5. Conductivité électrique, conductivité
La fibre de carbone conduit l'électricité, mais pas le Kevlar® et la fibre de verre. Le Kevlar® est utilisé pour tirer les fils dans les pylônes de transmission. Bien qu’elle ne conduise pas l’électricité, elle absorbe l’eau et l’eau conduit l’électricité. Par conséquent, un revêtement imperméable doit être appliqué sur le Kevlar dans de telles applications.
La fibre de carbone pouvant conduire l’électricité, la corrosion par couplage galvanique devient un problème lorsqu’elle entre en contact avec d’autres pièces métalliques.
6. Dégradation UV
Les fibres d'aramide se dégraderont au soleil et dans les environnements à UV élevé. Les fibres de carbone ou de verre sont peu sensibles aux rayons UV. Cependant, certaines matrices couramment utilisées telles que les résines époxy restent retenues au soleil où elles blanchissent et perdent de leur résistance. Les résines polyester et vinylester sont plus résistantes aux UV, mais plus fragiles que les résines époxy.
7. Résistance à la fatigue
Si une pièce est pliée et redressée à plusieurs reprises, elle finira par tomber en panne à cause de la fatigue. La fibre de carbone est quelque peu sensible à la fatigue et a tendance à se briser de manière catastrophique, tandis que le Kevlar® est plus résistant à la fatigue. La fibre de verre se situe quelque part entre les deux.
8. Résistance à l'abrasion
Le Kevlar® est très résistant à l'abrasion, ce qui le rend difficile à couper. L'une des utilisations courantes du Kevlar® est celle de gants de protection pour les zones où les mains peuvent être coupées par du verre ou où des lames tranchantes sont utilisées. Les fibres de carbone et de verre sont moins résistantes.
9. Résistance chimique
Les fibres aramides sont sensibles aux acides forts, aux alcalis et à certains agents oxydants (par exemple l'hypochlorite de sodium), qui peuvent provoquer une dégradation des fibres. Les agents de blanchiment chlorés courants (par exemple Clorox®) et le peroxyde d'hydrogène ne peuvent pas être utilisés avec le Kevlar®. Les agents de blanchiment oxygénés (par exemple le perborate de sodium) peuvent être utilisés sans endommager les fibres aramides.
Les fibres de carbone sont très stables et insensibles à la dégradation chimique. Cependant, la matrice époxy va se dégrader.
10. Propriétés de liaison corporelle
Pour que les fibres de carbone, le Kevlar® et le verre fonctionnent de manière optimale, ils doivent être maintenus en place dans la matrice (généralement de la résine époxy). La capacité de la résine époxy à se lier aux différentes fibres est donc critique.
Les fibres de carbone et de verre peuvent facilement adhérer à l'époxy, mais la liaison fibre aramide-époxy n'est pas aussi forte que souhaité, et cette adhérence réduite permet la pénétration de l'eau. En conséquence, la facilité avec laquelle les fibres d'aramide peuvent absorber l'eau, associée à l'adhésion indésirable à l'époxy, signifie que si la surface du composite kevlar® est endommagée et que l'eau peut pénétrer, alors le Kevlar® peut absorber l'eau le long des fibres et l'affaiblir. le composite.
11. Couleur et tissage
L'aramide est de couleur or clair à l'état naturel, il peut être coloré et se décline désormais en de nombreuses jolies nuances. La fibre de verre est également disponible en versions colorées. La fibre de carbone est toujours noire et peut être mélangée à de l'aramide coloré, mais elle ne peut pas être colorée elle-même.
