Propietats i aplicacions de materials compostos de fibra aramida

AramidLa fibra és l’abreviatura de la fibra de poliamida aromàtica. Hi ha dos tipus principals: un és la fibra de PolyParaphenylene Terephtalamide (PPDA), com Kevlar - 49 de DuPont als Estats Units, Twaronhm d'Enka als Països Baixos, Xinaaramid1414, etc .; L’altra són les fibres de Polyparabenamide (PBA), com Kevlar - 29, Aramid 14, etc. Kevlar - 49 és una fibra orgànica que va ser desenvolupada amb èxit per DuPont als Estats Units a finals dels anys seixanta i comercialitzada als anys 70. Es tracta d’un nou tipus de material amb excel·lents propietats com ara alta resistència, mòdul alt, resistència a la temperatura i baixa densitat. Kevlar - 49 Les fibres s’utilitzen principalment en materials compostos com aviació, aeroespacial, construcció naval, equipament mèdic i articles esportius. A causa del seu excel·lent rendiment i la particularitat del rang d'aplicacions, es continuarà promovent el camp de l'aplicació.

Les propietats mecàniques de la fibra d’aramida són diferents de les altres fibres orgàniques, la seva resistència a la tracció i el mòdul inicial són alts, però la seva allargament és baixa. La fibra d’Aramid té excel·lents propietats mecàniques entre les fibres orgàniques. La cadena molecular d’Aramid està composta d’anells de benzè i grups amida disposats segons determinades regles. Les posicions dels grups amida es troben en la posició recta de l’anell de benzè, de manera que aquest polímer té una bona regularitat, donant lloc a un alt grau de cristalinitat de la fibra d’aramida. Aquesta cadena molecular agregada rígida està altament orientada a l’eix de fibra i els àtoms d’hidrogen de la cadena molecular es combinaran amb els grups carbonil dels parells d’amida en altres cadenes moleculars per formar enllaços d’hidrogen, formant una connexió horitzontal entre molècules de polímer.

També es pot veure que els compostos Kevlar - 49 i Kevlar 1414 tenen avantatges significatius sobre els compostos reforçats en fibra de vidre en termes de densitat i força. A més, quan es fan proves Kevlar - 49 i Kevlar 1414 compostos unidireccionals en tensió, la tensió - Les corbes de tensió abans de la fractura obtinguda són línies rectes, però en proves de compressió, són elàstiques a baixes tensions i són elàstiques a altes tensions. És plasticitat. Les propietats de compressió úniques dels materials compostos de Kevlar - 49 i Aramid Fibra 1414 són molt similars a la duresa dels metalls i tenen certa importància de l'aplicació en determinades condicions.

AramidLes fibres i altres fibres orgàniques són tan fàcils de teixir en diversos teixits com les fibres de vidre. L’ús d’aquests teixits aporta una gran comoditat al procés de modelat de materials compostos, i les fibres de grapa d’aramid s’utilitzen principalment per reforçar els compostos termoplàstics per millorar la força de trencament dels compostos termoplàstics. Els compostos termoplàstics reforçats per fibra curta es deuen principalment a l'extracció de fibres curtes del material de la matriu. Quan el contingut de fibra és relativament petit, la matriu dúctil es pot convertir en un material compost dur. Quan el contingut de fibra augmenta, la duresa del compost augmenta en conseqüència. Segons els informes de dades, quan el material de la matriu conté un 20% de fibra aramida, es poden millorar significativament les propietats mecàniques del material compost.

El rendiment compressiu decompostos aramidesés pobre, aproximadament la meitat de les composites de fibra de vidre. Si s’afegeix una altra fibra per fer un material compost híbrid, es pot millorar significativament el seu rendiment de compressió. Com que els coeficients d’expansió tèrmica de les fibres d’aramides i les fibres de carboni són molt properes, aquestes dues fibres són especialment adequades per barrejar -les en diferents proporcions. El material compost barrejat amb fibra d’aramida i grafit pot superar els principals desavantatges dels materials compostos de grafit costosos i la fractura sobtada a causa d’una mala duresa. L’ús mixt de fibra d’aramida i fibra de vidre pot superar el desavantatge de la mala rigidesa dels materials compostos de fibra de vidre. Quan es troba amb finalitats especials, hi ha moltes maneres de barrejar i utilitzar materials compostos, que es poden combinar raonablement segons els requisits d’ús.

A més, la barreja de fibra d’aramida amb carboni, bor i altres fibres d’alt mòdul pot obtenir la força de compressió necessària per a l’estructura de l’aplicació, i el seu rendiment únic és inigualable per altres materials reforçats amb fibra. Per exemple, un material híbrid compost per un 50% de fibra d’aramida i un 50% d’alçada - fibra de carboni i resina epoxi té una força de flexió de més de 620MPa. La força d’impacte del material compost híbrid és aproximadament 2 vegades la de la fibra de carboni d’alta resistència que s’utilitza sola. Si s’utilitza en combinació la fibra de grafit alt - mòdul, es millorarà molt la força d’impacte.