2024-11-14
Основными способами пропитки термопластичных композитов, армированных непрерывным волокном, являются растворение, расплав, нанесение порошка, суспензионной смолы, смешивание, ламинирование пленки и реакционная пропитка.
1. Пропитка раствором
Пропитка раствором включает растворение смолы в подходящем растворителе для снижения ее вязкости до определенного уровня, использование процесса, используемого при пропитке термореактивной смолой, для пропитки волокна и, наконец, удаление растворителя путем нагревания.
Преимущества пропитки раствором:
Устранен недостаток, связанный с высокой вязкостью раствора термопластичной смолы, благодаря чему волокно хорошо пропитывается;
Простой процесс приготовления, простое оборудование.
2. Пропитка расплавом
Пропитка расплавом – это процесс, при котором термопластичная смола нагревается и расплавляется для пропитки волокна в соответствии с технологией приготовления. Это можно реализовать двумя способами:
Одним из них является пропитка расплавом экструзионным способом, то есть с использованием экструдеров для подачи расплава в волокно через форму. Основным фактором, влияющим на процесс экструзионной пропитки расплавом, является скорость проникновения расплавленного полимера в слой волокна, которая зависит от структуры арматуры.
Другой способ – пропитка пултрузией из расплава с использованием специальной конструкции пултрузионной головки, так что равномерно распределенные, предварительно натянутые непрерывные пучки волокон проходят через ряд колесных систем между потоком расплавленной матричной смолы и роликовой системой, повторяющейся несколько раз, чтобы выдерживать чередующиеся изменения, так что волокна и расплавленная смола проходят через ряд колесных систем. обязательная пропитка для достижения желаемого эффекта пропитки.
В двух вышеупомянутых способах давление, оказываемое на волокна, очень велико, что может привести к повреждению волокон. Основное преимущество метода пропитки расплавом заключается в том, что он не требует применения растворителей.
3. Пропитка порошком
Пропитка порошком включает в себя адсорбцию мелкодисперсного порошка смолы на поверхности моноволокна под действием электростатического тока в вулканизационном слое с последующим нагревом для расплавления порошка и, наконец, для пропитки волокон в процессе формования.
Преимущества метода порошковой пропитки:
Меньшее повреждение волокон, отсутствие деградации полимера;
Высокая скорость обработки и низкая стоимость.
Недостатки метода порошковой пропитки:
Пропитку можно завершить только в процессе формования, а порошок легко диспергируется;
Время, температура и давление, необходимые для пропитки, зависят от размера и распределения частиц порошка.
4. Способ нанесения суспензионной смолы
Метод осаждения суспензионной смолы заключается в смешивании стекловолокна длиной от 6 до 25 мм, порошка смолы и эмульгатора, диспергированных в воде вместе, в результате чего образуется водная суспензия, а затем добавляется флокулянт, чтобы он сливался на сите гидравлической формовочной машины, обеспечивая сцепление материала и отделение воды, спрессованный горячим способом в виде войлока, расплавленный в виде листа.
Преимуществами метода осаждения суспензионной смолы являются хорошая дисперсность волокон, малый разрыв, меньшее нагревание и высокая эффективность производства; недостатками являются технические трудности и высокая стоимость оборудования.
5. Смешанный метод вязания
Смешанный метод заключается в том, что волокна или пленка формуются из термопластичной смолы и армирующих волокон в определенной пропорции, которые плотно соединяются для получения смеси песка, а затем волокна смолы сплавляются с матрицей в зоне высокотемпературной герметизирующей пропитки.
Метод смешанного вязания обладает хорошими технологическими характеристиками, содержание смолы легко контролировать, волокно может быть полностью пропитано, смешанная пряжа может быть сплетена в различные сложные формы, включая трехмерные структуры, но также может быть непосредственно переплетена, что обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики композитного материала.
Однако эта технология неприменима к композиционным материалам из стекловолокна и предметам первой необходимости, а также к низкотемпературному формованию термопластичных инженерных материалов.
6. Ламинирование пленки
Метод ламинирования пленки заключается в укладке слоя материала, армированного волокнами, и листа термопластичного материала, нагреваемого и находящегося под давлением таким образом, чтобы полимер протекал между армирующим материалом, а затем отверждался.
Преимущества метода ламинирования пленки:
Можно изготавливать высококачественные ламинированные изделия, но из-за высокой вязкости растворенного вещества требуется более высокое давление.
Недостатки метода ламинирования пленки:
Высокое содержание смолы и высокая стоимость;
Высоковязкую матричную смолу трудно внедрить в волокно.
7. Способ реакционной пропитки
Метод реакционной пропитки заключается в использовании мономера или форполимера с небольшой начальной молекулярной массой, низкой вязкостью расплава и хорошей подвижностью, которые могут быть полностью пропитаны характеристиками волокна путем полимеризации in situ для получения композитов с непрерывной матрицей из термопластичной смолы, армированной волокнами.
Однако условия этого процесса суровы, реакцию нелегко контролировать, она не получила промышленного развития.