Высокаэфектыўныя тэрмапластычныя кампазіты, армаваныя бесперапынным валакном, паступова прыцягваюць увагу індустрыі кампазітных матэрыялаў дзякуючы сваім унікальным перавагам, такім як лёгкі вага, высокая трываласць, добрая ўдаратрываласць, кароткі цыкл фармавання, другаснае фармаванне і магчымасць перапрацоўкі.
20 чэрвеня 2019 г. кампанія Teijin Limited абвясціла, што звышшырокофюзеляжны сярэднеразмерны самалёт наступнага пакалення Airbus A350 XWB, які выкарыстоўвае тэрмапластычны ламінат Teijin Tenax TPCL, умацаваны вугляродным валакном, быў дастаўлены ў Japan Airlines 11 чэрвеня і прыбыў у аэрапорт Токіо Ханэда 14 чэрвеня.
Гэта яшчэ адно прымяненне высокаэфектыўных матрычных кампазітаў з тэрмапластычнай смалы, армаваных суцэльным валакном. З-за недахопаў тэрмарэактыўных кампазітаў у аэракасмічнай і іншых галінах высокатэхналагічнай вытворчасці, такіх як нізкая тэрмаўстойлівасць, дрэнная ўстойлівасць да навакольнага асяроддзя, нізкая ўстойлівасць да ўдараў і пашкоджанняў, а таксама высокія вытворчыя выдаткі, сфера іх прымянення ў пэўнай ступені абмежаваная.
Такім чынам, паляпшэнне комплексных уласцівасцей (цвёрдасці, функцыянальнасці і г.д.) кампазітных матэрыялаў і зніжэнне выдаткаў на вытворчасць сталі асноўнымі мэтамі даследаванняў матрычных кампазітаў са смалы, а тэрмапластычныя кампазіты, армаваныя валакном, сталі цэнтрам даследаванняў матэрыялазнаўцаў, і тэмпы іх росту паступова дагналі армаваныя валакном тэрмарэактыўныя кампазіты.
За апошнія паўстагоддзя ў сучасных канструкцыйных матэрыялах, якія выкарыстоўваюцца ў аэракасмічнай і іншых высокатэхналагічных вытворчасцях, дамінавалі термореактивные кампазіты, армаваныя суцэльным валакном.
Акрамя таго, у якасці ўдасканаленага канструкцыйнага матэрыялу, з'яўленне армаваных суцэльным валакном тэрмапластычных кампазітаў з'яўляецца непазбежным вынікам распрацоўкі матэрыялаў і прагрэсу ў працэсе фармавання.
З'яўляючыся асноўнай або другаснай апорнай канструкцыйнай часткай, тэрмапластычныя кампазіты, армаваныя бесперапынным валакном, маюць характарыстыкі лёгкасці, высокай трываласці, канструктыўнасці, устойлівасці да стомленасці і інтэграцыі структуры і функцый, а таксама пачалі вывучацца для прымянення ў аэракасмічнай і марской галінах.
З павелічэннем даўжыні валакна армаваныя валокнамі тэрмапластычныя кампазіты можна ў цэлым падзяліць на кароткія, армаваныя доўгімі валокнамі тэрмапластычныя кампазіты і бесперапынныя армаваныя валокнамі тэрмапластычныя кампазіты.
Асноўныя эксплуатацыйныя перавагі тэрмапластычных кампазітаў, армаваных суцэльным валакном, залежаць не толькі ад армавання суцэльным валакном, але і ад матрыцы тэрмапластычнай смалы. Высокаэфектыўная матрыца з тэрмапластычнай смалы мае комплексныя характарыстыкі, якія значна пераўзыходзяць традыцыйную агульную матрыцу з тэрмапластычнай смалы.
| Універсальная тэрмапластычная смала |
| Поліэтылен (PE), поліпрапілен (PP), полістырол (PS), полівінілхларыд (PVC), фенопласт (PF), амінапласт (AP), поліамід (PA), поліфармальдэгід (POM), полікарбанат (PC), поліфенілавы эфір (PPO), насычаны поліэфір (PET / PBT), акрылавы пластык (PMMA) і інш. |
| Высокаэфектыўная тэрмапластычная смала |
| Фтарапласт, полісульфон (PSF), поліэфірымід (PEI), полібензолсульфід (PPS), поліэфірэтэркетон (PEEK), поліімід (PI), вадкакрысталічны пластык (LCP) і інш. |
Высокаэфектыўныя тэрмапластычныя кампазіты часта падтрымліваюць выдатныя інжынерныя характарыстыкі і лепшыя функцыянальныя характарыстыкі, такія як устойлівасць да стомленасці, каразійная стойкасць, самазмазка і г.д., таму яны аддаюць перавагу высокакласнай вытворчасці.
У першасных або дадатковых апорных канструкцыях аэракасмічнай і марской прамысловасці чатыры найбольш часта выкарыстоўваюцца высокаэфектыўныя матрыцы з тэрмапластычнай смалы з высокаэфектыўных тэрмапластычных кампазітных матэрыялаў, армаваных бесперапынным валакном, - гэта поліэфіркетон (PEEK), полібензолсульфід (PPS), поліэфірымід (PEI) і поліэфіркетон (PEKK).
Сярод іх самая выдатная ўсёабдымная характарыстыка - гэта смала PEEK, якая ўяўляе сабой крышталічны палімер, які валодае выдатнай ударатрываласцю, устойлівасцю да пашкоджанняў (самая высокая ў тэрмапластычнай смалы), выдатнай устойлівасцю да стомленасці і паўзучасці (самая высокая ў тэрмапластычнай смалы), высокай тэрмаўстойлівасцю (тэмпература тэрмічнага адхілення да 300 °C пасля армавання валакном), устойлівасцю да навакольнага асяроддзя (можа выкарыстоўвацца ў парах 200~260 °C), устойлівасцю да карозіі (не растваральнік можа выклікаць карозію, за выключэннем канцэнтраванай азотнай кіслаты і канцэнтраванай сернай кіслаты), радыяцыйная ўстойлівасць, антыпірэн, добрая электрычная ізаляцыя і іншыя характарыстыкі.
Акрамя таго, распрацоўваючы малекулярную структуру, поліарылаэфіркетонам можна надаць розныя ўласцівасці, напрыклад гетэрафталінбіфенілполіарылаэфіркетон у выглядзе аморфнага палімера з высокай тэрмаўстойлівасцю і растваральнымі характарыстыкамі.
Высокаэфектыўныя тэрмапластычныя кампазіты таксама даюць вялікія перавагі перад першаснымі або другаснымі эпаксіднымі або двухконнымі термореактивными кампазітамі. Тэрмапластычныя кампазіты PEEK (CF/PEEK), умацаваныя суцэльным вугляродным валакном, валодаюць выдатнай устойлівасцю да ўдараў і пашкоджанняў.
Такім чынам, тэрмапластычныя кампазіты CF/PEEK становяцца жамчужынай у кароне высокаэфектыўных тэрмапластычных кампазітаў, армаваных суцэльным валакном. Зразумела, паколькі смала PEEK мае надзвычай высокую тэмпературу фармавання (380~400 ℃), высокую глейкасць расплаву (η > 300 Па.с) і невялікі дыяметр монаніцей з вугляроднага валакна, гэта будзе ўсёабдымнае выпрабаванне канструкцыі абсталявання і тэхналогіі падрыхтоўкі для дасягнення добрай насычэнні.
