Перегляди: 94 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2024-08-15 Походження: Сайт
Скловолокно, вуглецеве волокно та арамідне волокно є широко використовуваними армуючими матеріалами в даний час.
Скловолокно
Тканина з вуглецевого волокна
Арамід (Kevlar®) Тканина
Міцність на розтяг — це максимальне навантаження, яке може витримати матеріал перед розтягуванням. Деякі некрихкі матеріали деформуються перед розривом, але Kevlar ® (арамідні) волокна, вуглецевих волокон і Волокна електронного скла крихкі й ламаються при незначній деформації. Міцність на розрив вимірюється як сила на одиницю площі (Па або Паскаль).
Напруга - це сила, а деформація - це відхилення внаслідок напруги. У таблиці нижче показано порівняння міцності на розрив трьох широко використовуваних армуючих волокон: вуглецевого волокна, арамідного волокна, скловолокна та епоксидної смоли. Варто зазначити, що ці цифри наведені лише для порівняння, і вони можуть змінюватись залежно від процесу виробництва, складу епоксидної смоли, складу араміду, волокна-попередника вуглецевого волокна тощо, і виражаються в МПа.
Порівнюючи щільність трьох матеріалів, можна побачити значні відмінності між трьома волокнами. Якщо зробити три зразки абсолютно однакового розміру та ваги, швидко стає очевидним, що волокна Kevlar® набагато легші, причому вуглецеві волокна йдуть на другому місці, а волокна з Е-скла — найважчі. Тому за такої ж ваги композиту вищу міцність можна отримати за допомогою вуглецевого волокна або Kevlar®. Іншими словами, будь-яка конструкція, виготовлена з вуглецевого волокна або композитів Kevlar®, яка потребує певної міцності, менша або тонша, ніж конструкція зі скловолокна. Після виготовлення та перевірки зразків буде виявлено, що скловолокнисті композити важать майже вдвічі більше, ніж кевлар® або ламінати з вуглецевого волокна. Це означає, що можна значно зменшити вагу, використовуючи Kevlar® або вуглецеве волокно. Ця властивість називається відношенням міцності до ваги.
Модуль Юнга є мірою жорсткості пружного матеріалу та способом опису матеріалу. Він визначається як відношення одновісного (в одному напрямку) напруження до одновісної деформації (деформації в тому самому напрямку). Модуль Юнга = напруга/деформація, що означає, що матеріали з високим модулем Юнга жорсткіші, ніж матеріали з низьким модулем Юнга.
Жорсткість вуглецевого волокна, Kevlar® і скловолокна значно відрізняється. Вуглецеве волокно приблизно вдвічі жорсткіше арамідного волокна і в п’ять разів жорсткіше скловолокна. Недоліком чудової жорсткості вуглецевого волокна є те, що воно має тенденцію бути більш крихким. Коли він виходить з ладу, він, як правило, не виявляє сильного натягу або деформації.
І Kevlar®, і вуглецеве волокно стійкі до високих температур і не мають точки плавлення. Обидва матеріали використовуються в захисному одязі та вогнетривких тканинах. Скловолокно згодом розплавиться, але воно також дуже стійке до високих температур. Звичайно, матове скловолокно, яке використовується в будівлях, також може підвищити вогнестійкість.
Вуглецеве волокно та Kevlar® використовуються для виготовлення захисних протипожежних або зварювальних ковдр чи одягу. кевларові рукавички часто використовуються в м'ясній промисловості для захисту рук при роботі з ножами. Термостійкість матриці (зазвичай епоксидної) також важлива, оскільки волокна рідко використовуються самі по собі. Під дією тепла епоксидна смола швидко розм’якшується.
Вуглецеве волокно проводить електрику, а Kevlar® і скловолокно – ні. Kevlar® використовується для протягування проводів у опорах електропередач. Хоча він не проводить електрику, він поглинає воду, а вода проводить електрику. Тому в таких випадках на кевлар необхідно наносити водонепроникне покриття.
Оскільки вуглецеве волокно може проводити електрику, корозія гальванічного зв’язку стає проблемою, коли воно контактує з іншими металевими частинами.
Арамідні волокна руйнуються під впливом сонячного світла та ультрафіолету. Вуглецеві або скляні волокна не дуже чутливі до ультрафіолетового випромінювання. Однак деякі широко використовувані матриці, такі як епоксидні смоли, зберігаються на сонячному світлі, де вони біліють і втрачають свою міцність. Поліефірні та вінілефірні смоли більш стійкі до УФ, але слабші, ніж епоксидні смоли.
Якщо деталь багаторазово згинати та випрямляти, вона в кінцевому підсумку вийде з ладу через втому. Вуглецеве волокно дещо чутливе до втоми та має тенденцію до катастрофічного виходу з ладу, тоді як Kevlar® більш стійкий до втоми. Скловолокно знаходиться десь посередині.
Kevlar® має високу стійкість до стирання, що ускладнює розрізання. одним із поширених застосувань Kevlar® є захисні рукавички для місць, де руки можуть бути порізані склом або де використовуються гострі леза. Вуглецеві та скловолокна менш стійкі.
Арамідні волокна чутливі до сильних кислот, лугів і певних окислювачів (наприклад, гіпохлориту натрію), які можуть спричинити руйнування волокна. Звичайні хлорні відбілювачі (наприклад, Clorox®) і перекис водню не можна використовувати з Kevlar®. Кисневі відбілювачі (наприклад, перборат натрію) можна використовувати без пошкодження арамідних волокон.
Вуглецеві волокна дуже стабільні та нечутливі до хімічного розкладання. Однак епоксидна матриця деградує.
Щоб вуглецеві волокна, Kevlar® і скло працювали оптимально, їх потрібно утримувати на місці в матриці (зазвичай епоксидній смолі). Тому здатність епоксидної смоли з’єднуватися з різними волокнами має вирішальне значення.
Як вуглецеві, так і скляні волокна можуть легко прилипати до епоксидної смоли, але зв’язок між арамідним волокном і епоксидною смолою не такий міцний, як хотілося б, і це знижене зчеплення дозволяє проникненню води. Як результат, легкість, з якою арамідні волокна можуть поглинати воду, у поєднанні з небажаною адгезією до епоксидної смоли означає, що якщо поверхня композиту kevlar® пошкоджена і вода може проникнути, то Kevlar® може поглинати воду вздовж волокон і послаблювати композит.
Арамід — це світле золото у своєму природному стані, його можна фарбувати, і тепер він доступний у багатьох гарних відтінках. Скловолокно також доступне в кольорових варіантах. Вуглецеве волокно завжди чорне і його можна змішувати з кольоровим арамідом, але воно не може бути забарвлене саме по собі.
Після порівняння вищезазначених 11 елементів ми отримали попереднє розуміння трьох матеріалів.
Конкретний вибір матеріалу залежатиме від конкретного застосування та економічних міркувань для досягнення задовільного рішення.
Якщо у вас виникли запитання, зв’яжіться з командою JLON, яка може надати професійну технічну підтримку, щоб допомогти вам оптимізувати витрати та заощадити час і зусилля.
