Что такое смолы FRP?
Смолы FRP — это армированные волокном пластики (FRP), которые изготавливаются путем смешивания матричных смол, таких как эпоксидные смолы, с армирующими материалами, такими как стекловолокно.
Смолы FRP широко используются в качестве легких и прочных материалов для деталей самолетов и другого транспортного оборудования, строительных материалов, спортивных товаров и даже в космической промышленности для деталей ракет и спутников.
Физические свойства смол FRP различаются в зависимости от используемой матричной смолы и армирующего материала. Поэтому важно выбрать наиболее подходящие смолы FRP для каждого применения.
Применение смол FRP
Смолы FRP используются в самолетах и других деталях транспортного оборудования, резервуарах для хранения химикатов, строительных материалах, спортивном инвентаре и даже деталях ракет и спутников.
Смолы FRP называются по-разному в зависимости от добавленного армирующего материала, и каждая из них имеет разные характеристики. Смолы FRP, содержащие стекловолокно, называются GFRP.
GFRP имеет большую удельную прочность, чем металлические материалы, является более легким материалом и непроводящим из-за наличия стекла.
С другой стороны, CFRP, который содержит углеродные волокна, прочнее и тверже, чем GFRP, но проводит электричество.
Однако все смолы FRP обладают одинаковыми свойствами: они легкие и прочные.
Структура смол FRP
Рисунок 1. Структура смолы FRP
Смолы FRP состоят из матричных смол и армирующих материалов. В качестве матричных смол используются ненасыщенные полиэфирные смолы, эпоксидные смолы и винилэфирные смолы.
Ненасыщенные полиэфирные смолы обладают такими преимуществами, как простота формования и отличная водостойкость. Огнестойкость также может быть добавлена путем добавления галогенов.
Эпоксидные смолы обладают превосходной кислото- и щелочестойкостью, а также химической стойкостью, но их трудно формовать. Винилэфирные смолы легко формовать и они обладают превосходной механической прочностью. Смолы Bis-A уступают по стойкости к растворителям, но превосходят по стойкости к кислотам и щелочам, а новолачные смолы уступают по стойкости к окислению, но превосходят по стойкости к растворителям и термостойкости.
Типы смол FRP
Рисунок 2. Типы смол FRP
Стекловолокно, углеродное волокно и арамидное волокно используются в качестве армирующих агентов в смолах FRP. GFRP, изготовленный из стеклянных волокон, имеет более высокую удельную прочность, чем металл, является непроводящим и относительно недорогим.
С другой стороны, CFRP, изготовленный из углеродного волокна, прочнее, легче, тверже и более проводящий, чем GFRP. AFRP, изготовленный из арамидных волокон, легче и прочнее, но менее обрабатываем.
Из-за их различных химических структур коррозионная стойкость каждого типа армирования сильно различается. Свойства GFRP также меняются в зависимости от марки используемого стекловолокна.
E-стекло, наиболее часто используемое для смол FRP, содержит очень мало щелочных металлов и обладает отличной водостойкостью, но при контакте с сильными кислотами такие компоненты, как Al и Ca, выщелачиваются, вызывая растрескивание.
Углеродное волокно, с другой стороны, подвержено воздействию сильных окисляющих химикатов, но может использоваться в большинстве сред без проблем. Арамидные волокна имеют амидные связи, которые вызывают гидролиз при контакте со щелочными химикатами, и они легко разрушаются под воздействием ультрафиолетовых лучей.
Другая информация о смолах FRP
Перерабатываемость смол FRP
Рисунок 3. Перерабатываемость смол FRP
Смолы FRP из углеродного волокна (CFRP) формируются путем инфильтрации жидкой термореактивной эпоксидной смолы в углеродные волокна, вырезания полуотвержденных листов, а также их прессования и термоусадки в автоклаве. Однако для вышеуказанного метода требуется, чтобы матричная смола проникала в волокна, что затрудняет его применение для термопластичных смол с высокой вязкостью.
С другой стороны, методы формования CFRP с использованием термопластичной смолы все еще изучаются, например, прессование. В этом методе углеродное волокно, содержащее термопластичную смолу, нагревается, транспортируется и прессуется в матрице, затем охлаждается и режется для обработки.
Однако этот метод все еще имеет проблемы, такие как необходимость в методе резки CFRP с высокой прочностью чисто и без износа лезвия.