Какви са разликите в термопластичните композити от въглеродни влакна при високи температури?

Композитите за термопластични въглеродни влакна са нови композитни материали, съставени от армировка на въглеродни влакна и матрица на термопластичната смола. Въглеродните влакна като армировка имат характеристиките на висока якост, висока модул и ниска плътност, осигурявайки отлични механични свойства за композитни материали. Често използваните термопластични матрици на смола включват полиетеротекетон (PEEK), полифенилен сулфид (PPS) и полиамид (PA) и др. Тези смоли дават композитните материали добра пластичност и рециклируемост.

Основните свойства на термопластичните композити от въглеродни влакна включват висока якост, висока скованост, ниска плътност, устойчивост на корозия и проектиране. В сравнение с термореактивните композити, термопластичните композити имат по -добра устойчивост на въздействие, по -кратък цикъл на формоване и заваряемост. В допълнение, термопластичните композити показват по -добра здравина и толерантност към увреждане при високи температури, което им дава значителни предимства в приложенията на околната среда с висока температура.

Композитите за термопластични въглеродни влакна показват отлично механично задържане на свойствата при високотемпературни условия. Проучванията показват, че подобни материали все още могат да поддържат висока якост и модул дори при високотемпературни условия над 200 градуса. Например, степента на задържане на силата на композитите на въглеродни влакна на базата на Peek на 200 градуса може да достигне повече от 80%, което е много по-високо от тази на традиционните композити за термореактиране.

Ефектът на високата температура върху механичните свойства на композитите от термопластични въглеродни влакна се отразява главно в степента на омекване на матрицата на смолата и силата на свързване на интерфейса. С увеличаването на температурата модулът на матрицата на смолата намалява, което води до намаляване на общата коравина на композита. Поради високата температурна стабилност на армировката на въглеродните влакна, намаляването на якостта на композита е сравнително малко. В допълнение, разумният избор на матрицата на смолата и оптимизирането на свързването на интерфейса могат ефективно да подобрят високотемпературните механични свойства на композита.

Композитите за термопластични въглеродни влакна проявяват отлична термична стабилност и устойчивост на пълзене при високи температури. Термичната стабилност се отразява главно в размената стабилност и химическата стабилност на материала при високотемпературна среда. Например, композитите на въглеродни влакна на базата на Peek могат да се използват дълго време на 250 градуса, а температурата на краткосрочната употреба може да достигне над 300 градуса и да поддържа добра стабилност на размерите и химическа инертност в този температурен диапазон.

Устойчивостта на пълзене е важен показател за измерване на способността на материал да устои на деформация при висока температура и непрекъснато натоварване. Поради наличието на армировка на въглеродни влакна, композитите от термопластични въглеродни влакна проявяват отлична устойчивост на пълзене при високи температури. Проучванията показват, че при 200 градуса и постоянно натоварване, напрежението на пълзене на композитите на въглеродни влакна на основата на Peek е значително по-ниско от това на традиционните метални материали, а скоростта на пълзене постепенно намалява с времето. Тази отлична устойчивост на пълзене прави термопластичните композити от въглеродни влакна да имат широки перспективи за приложение във високотемпературни структури за носене на товари.

В допълнение към отличните механични свойства и термичната стабилност, термопластичните композити от въглеродни влакна също проявяват уникални функционални свойства при високи температури. Първият е електрическата проводимост. Самите въглеродни влакна имат добра електрическа проводимост, което позволява на композитния материал да поддържа стабилна електрическа проводимост при високи температури. Тази функция позволява да се използват композити от термопластични въглеродни влакна за статично разсейване и електромагнитно екраниране в високотемпературни среди.

Второто е топлопроводимостта. Въпреки че топлинната проводимост на матрицата на смолата е лоша, високата топлопроводимост на въглеродните влакна прави композитния материал като цяло да има добра топлопроводимост. В висока температурна среда тази топлопроводимост помага за бързото разпространение на топлина, предотвратява местното прегряване и подобрява безопасността на материала.

Последният е електромагнитното екраниране. Проводимата мрежова структура на въглеродните влакна позволява на термопластичните композити от въглеродни влакна да поддържат добри ефекти на електромагнитно екраниране при високи температури. Проучванията показват, че дори при висока температура от 200 градуса, композитите от въглеродни влакна на базата на Peek все още могат да поддържат електромагнитно екраниране на ефективността на повече от 60 dB, което е много по-високо от традиционните метални материали