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Compuestos a base de resina termoplástica de alto rendimiento reforzados con fibra continua

Los compuestos termoplásticos de alto rendimiento reforzados con fibra continua han atraído gradualmente la atención de la industria de los compuestos debido a sus ventajas únicas, como peso ligero, alta resistencia, buena resistencia al impacto, ciclo de moldeo corto, moldeo secundario y chatarra reciclable.

El 20 de junio de 2019, Teijin Limited anunció que el avión de pasajeros mediano de fuselaje ultra ancho A350 XWB de próxima generación de Airbus que utiliza laminado termoplástico reforzado con fibra de carbono Teijin Tenax TPCL se entregó a Japan Airlines el 11 de junio y llegó al aeropuerto Haneda de Tokio en junio. 14.

Esta es otra aplicación de compuestos de matriz de resina termoplástica de alto rendimiento reforzados con fibras continuas. Debido a las deficiencias de los compuestos termoestables en el sector aeroespacial y otros campos de fabricación de alta tecnología, como poca resistencia al calor, mala resistencia ambiental, baja resistencia al impacto y al daño y altos costos de fabricación, su alcance de aplicación es limitado hasta cierto punto.

Por lo tanto, mejorar las propiedades integrales (dureza, funcionalidad, etc.) de los materiales compuestos y reducir los costos de fabricación se han convertido en los principales objetivos de investigación de los compuestos de matriz de resina, y los compuestos termoplásticos reforzados con fibra se han convertido en el foco de investigación de los científicos de materiales y su crecimiento. La tasa de producción ha alcanzado gradualmente a la de los compuestos termoestables reforzados con fibra.

Durante el último medio siglo, los materiales estructurales avanzados utilizados en la industria aeroespacial y otras aplicaciones de fabricación de alta tecnología han estado dominados por compuestos termoestables reforzados con fibra continua.

También como material estructural avanzado, la aparición de compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua es un resultado inevitable del desarrollo del material y del progreso del proceso de moldeo.

Como parte estructural de soporte de carga primaria o secundaria, los compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua tienen las características de peso ligero, alta resistencia, diseño, resistencia a la fatiga e integración de estructura y función, y también han comenzado a explorarse para su aplicación en el sector aeroespacial y marino. campos.

Con el aumento de la longitud de la fibra, los compuestos termoplásticos reforzados con fibra se pueden dividir generalmente en compuestos termoplásticos reforzados con fibra corta, compuestos termoplásticos reforzados con fibra larga y compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua.

Compuestos a base de resina termoplástica de alto rendimiento reforzados con fibra continua 1

Las principales ventajas de rendimiento de los compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua dependen no sólo del refuerzo de fibra continua, sino también de la matriz de resina termoplástica. La matriz de resina termoplástica de alto rendimiento tiene características integrales muy superiores a la matriz de resina termoplástica general tradicional.

Resina termoplástica universal
Polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), cloruro de polivinilo (PVC), plástico fenólico (PF), aminoplástico (AP), poliamida (PA), poliformaldehído (POM), policarbonato (PC), polifeniléter (PPO), poliéster saturado (PET/PBT), plástico acrílico (PMMA), etc.
Resina termoplástica de alto rendimiento
Fluoroplásticos, polisulfona (PSF), polieterimida (PEI), sulfuro de polibenceno (PPS), poliéter éter cetona (PEEK), poliimida (PI), plástico de cristal líquido (LCP), etc.

Los compuestos termoplásticos de alto rendimiento a menudo mantienen excelentes características de ingeniería y tienen mejores características funcionales, como resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, autolubricación, etc., por lo que son favorecidos en el campo de la fabricación de alta gama.

En las estructuras de soporte primarias o secundarias de los campos aeroespacial y marino, las cuatro matrices de resina termoplástica de alto rendimiento más comúnmente utilizadas de materiales compuestos termoplásticos de alto rendimiento reforzados con fibra continua son poliéter éter cetona (PEEK), polisulfuro de benceno (PPS), poliéter imida ( PEI) y poliéter cetona (PEKK).

Compuestos a base de resina termoplástica de alto rendimiento reforzados con fibra continua 2

Entre ellos, el rendimiento integral más excelente es la resina PEEK, que es un polímero cristalino, que tiene excelente resistencia al impacto, resistencia al daño (la más alta en resina termoplástica), excelente resistencia a la fatiga y resistencia a la fluencia (la más alta en resina termoplástica), alta temperatura. resistencia (temperatura de deflexión por calor de hasta 300 °C después del refuerzo de la fibra), resistencia ambiental (se puede utilizar en vapor a 200 ~ 260 °C), resistencia a la corrosión (ningún disolvente puede corroerlo excepto el ácido nítrico concentrado y el ácido sulfúrico concentrado), resistencia a la radiación , retardante de llama, buen aislamiento eléctrico y otras características.

Además, al diseñar la estructura molecular, a los materiales de poliaril éter cetona se les pueden otorgar diferentes propiedades, como la heteraftaleno bifenil poli aril éter cetona como polímero amorfo, con resistencia a altas temperaturas y características solubles.

Los compuestos termoplásticos de alto rendimiento también ofrecen grandes ventajas sobre los compuestos termoestables de doble caballo o epoxi primarios o secundarios. Los compuestos termoplásticos PEEK (CF/PEEK) reforzados con fibra de carbono continua tienen una excelente resistencia a impactos y daños.

Por lo tanto, los compuestos termoplásticos CF/PEEK se convierten en la joya de la corona de los compuestos termoplásticos de alto rendimiento reforzados con fibra continua. Por supuesto, debido a que la resina PEEK tiene una temperatura de moldeo extremadamente alta (380 ~ 400 ℃), una alta viscosidad de fusión (η > 300 Pa.s) y un diámetro pequeño de monofilamentos de fibra de carbono, será una prueba integral para el diseño de equipos y la tecnología de preparación para lograr una buena impregnación.

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