Hva er forskjellene i termoplastiske karbonfiberkompositter ved høye temperaturer?

Termoplastiske karbonfiberkompositter er nye komposittmaterialer sammensatt av karbonfiberarmering og termoplastisk harpiksmatrise. Karbonfiber som forsterkning har egenskapene til høy styrke, høy modul og lav tetthet, noe som gir utmerkede mekaniske egenskaper for sammensatte materialer. Vanlige brukte termoplastiske harpiksmatriser inkluderer polyeterherketon (PEEK), polyfenylensulfid (PPS) og polyamid (PA), etc. Disse harpikser gir komposittmaterialene god plastisitet og resirkulerbarhet.

De grunnleggende egenskapene til termoplastiske karbonfiberkompositter inkluderer høy styrke, høy stivhet, lav tetthet, korrosjonsmotstand og designbarhet. Sammenlignet med termosettingskompositter, har termoplastiske kompositter bedre påvirkningsmotstand, kortere støpesyklus og sveisbarhet. I tillegg viser termoplastiske kompositter bedre seighet og skadetoleranse ved høye temperaturer, noe som gir dem betydelige fordeler i applikasjoner med høy temperatur.

Termoplastiske karbonfiberkompositter viser utmerket mekanisk eiendomsretensjon under høye temperaturforhold. Studier har vist at slike materialer fremdeles kan opprettholde høy styrke og modul selv under høye temperaturforhold over 200 grader. For eksempel kan styrkestyringshastigheten til PIEK-baserte karbonfiberkompositter ved 200 grader nå mer enn 80%, noe som er mye høyere enn for tradisjonelle termohemmende kompositter.

Effekten av høy temperatur på de mekaniske egenskapene til termoplastiske karbonfiberkompositter gjenspeiles hovedsakelig i mykgjøringsgraden av harpiksmatrisen og grensesnittbindingsstyrken. Når temperaturen øker, reduseres modulen til harpiksmatrisen, noe som resulterer i en reduksjon i den generelle stivheten til kompositt. På grunn av den høye temperaturstabiliteten til karbonfiberarmeringen, er imidlertid styrkenes reduksjon av kompositt relativt liten. I tillegg kan det rimelige valg av harpiksmatrise og optimalisering av grensesnittbindingen effektivt forbedre de mekaniske egenskapene til høye temperaturer.

Termoplastiske karbonfiberkompositter viser utmerket termisk stabilitet og krypmotstand ved høye temperaturer. Termisk stabilitet gjenspeiles hovedsakelig i dimensjonsstabiliteten og den kjemiske stabiliteten til materialet under miljø med høyt temperatur. For eksempel kan PIEK-baserte karbonfiberkompositter brukes i lang tid ved 250 grader, og kortsiktig brukstemperatur kan nå over 300 grader, og opprettholde god dimensjonell stabilitet og kjemisk inerthet innenfor dette temperaturområdet.

Krypresistens er en viktig indikator for å måle evnen til et materiale til å motstå deformasjon under høy temperatur og kontinuerlig belastning. På grunn av tilstedeværelsen av karbonfiberarmering, viser termoplastiske karbonfiberkompositter utmerket krypmotstand ved høye temperaturer. Studier har vist at ved 200 grader og konstant belastning er krypstammen av kinnbaserte karbonfiberkompositter betydelig lavere enn for tradisjonelle metallmaterialer, og krypfrekvensen avtar gradvis med tiden. Denne utmerkede krypmotstanden gjør at termoplastiske karbonfiberkompositter har brede anvendelsesutsikter i høye temperaturer bærende strukturer.

I tillegg til utmerkede mekaniske egenskaper og termisk stabilitet, viser termoplastiske karbonfiberkompositter også unike funksjonelle egenskaper ved høye temperaturer. Den første er elektrisk ledningsevne. Karbonfiber i seg selv har god elektrisk ledningsevne, noe som gjør det mulig for det sammensatte materialet å opprettholde stabil elektrisk ledningsevne ved høye temperaturer. Denne funksjonen gjør at termoplastiske karbonfiberkompositter kan brukes til statisk spredning og elektromagnetisk skjerming i miljøer med høy temperatur.

Den andre er varmeledningsevne. Selv om den termiske konduktiviteten til harpiksmatrisen er dårlig, gjør den høye termiske ledningsevnen til karbonfiber det sammensatte materialet som helhet har god termisk ledningsevne. I et miljø med høy temperatur hjelper denne termiske konduktiviteten rask diffusjon av varme, forhindrer lokal overoppheting og forbedrer sikkerheten til materialet.

Den siste er elektromagnetisk skjermingsytelse. Den ledende nettverksstrukturen til karbonfiber gjør det mulig for termoplastiske karbonfiberkompositter for å opprettholde gode elektromagnetiske skjermingseffekter ved høye temperaturer. Studier har vist at selv ved en høy temperatur på 200 grader, kan PIEK-baserte karbonfiberkompositter fremdeles opprettholde en elektromagnetisk skjermingseffektivitet på mer enn 60 dB, noe som er mye høyere enn tradisjonelle metallmaterialer