الیاف کامپوزیت تقویت شده با فیبر کربن
پلیمر تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) یک ماده کامپوزیتی است که با استفاده از فیبر کربن یا پارچه فیبر کربن به عنوان تقویت کننده و رزین، سرامیک، فلز، سیمان، کربن یا لاستیک به عنوان ماتریس شکل گرفته است. .
این یک فیبر با کارایی بالا است که بیشتر در ساخت و ساز ساختمان استفاده می شود. الیاف ارگانیک در فضای محافظ توسط حرارت عملیاتی تحت تنش اعمال شده برای تبدیل شدن به الیاف کربن با داشتن مقدار کربن 90٪ و یا بیشتر کربنیزه شده است.
مواد CFRP در ابتدا در صنعت هوافضا مورد استفاده قرار گرفت و این تکنولوژی در دهه 1970 بالغ شده است. در دهه 1960 ایالات متحده شروع به استفاده از مواد CFRP در زمینه مهندسی عمران کرد. با این حال، نتایج تجربی در آن زمان رضایت بخش نبود و هزینه آزمون بسیار بالا بود. بنابراین، تحقیق و کاربرد مواد FRP در زمینه مهندسی عمران در دو دهه آینده پیشرفت زیادی نکرد. تا دهه 1980، کشورهای اروپایی، ایالات متحده، ژاپن و استرالیا توجهی به تحقیقات کاربردی مرتبط با آن نداشتند.
一 نوع و ساختار CFRP
چگونه CFRP ساخته می شود؟ اول از همه، فیبر کربن فقط یک نوع فیبر است و قطعات آن تنها با استفاده از آن غیر ممکن است. بنابراین، فیبر کربن به عنوان یک ماده کامپوزیت همراه با رزین استفاده می شود. بسته به نوع رزین مورد استفاده و تنوع و وضعیت فیبر کربن که می تواند به شکل های مختلف مانند پارچه های بافته شده و فیبرهای کوتاه ساخته شود، خواص تولید CFRP نیز بسیار متفاوت است. چهار زمینه اصلی میانی (مواد قالب گیری) وجود دارد. روش های اصلی ریخته گری مطابق با این مواد و مواد قالب گیری نیز متفاوت هستند.
二 ترموستات و ترموپلاستی
دو نوع رزین ها در CFRP وجود دارد: یکی رزین ترموستیک مانند یک رزین اپوکسی یا رزین پلی استر غیر اشباع است و دیگری یک رزین گرمانرم مانند پلی پروپیلن یا پلی آمید است. خواص این دو رزین متفاوت است.
رزین حرارتی یک مونومر کم viscosity در مرحله اشباع الیاف کربن است و سپس با حرارت در زمان ریخته گری برای پلیمر (رزین) پلیمریزاسیون می شود. از آنجا که واکنش پلیمریزاسیون زمان خاصی را طی می کند، چرخه قالب گیری معمولا طولانی است. زمان گرمایش 2 تا 4 ساعت با استفاده از روش اتوکلاو مورد استفاده در ساخت قطعات ساختمانی هواپیما است.
هنگامی که یک رزین گرمانرم استفاده می شود، قالب سازی اساسا همانند شکل گیری قالب رزین معمولی است و قالب گیری تزریق قالب کوچک را می توان در 10 ثانیه تکمیل کرد و حتی یک عضو بسیار بزرگ می تواند تشکیل شود از 1 دقیقه تا چند دقیقه. تکمیل شده در داخل با توجه به راندمان بالا پردازش، دستیابی به کاهش هزینه آسان است. با این حال، رزین های گرمانرم دارای ویسکوزیته ذوب بالاتر از رزین های ترموستات است، بنابراین در هنگام پردازش قطعات بزرگ باید پرس بزرگ استفاده شود.
