纤维增强聚合物:下一步是什么?

纤维增强聚合物:下一步是什么?

纤维增强聚合物 (FRP) 在相对较短的时间内从不存在变成了一种重要材料,用于各种各样的应用。 

利奥·贝克兰 (Leo Baekeland) 于 1905 年创造了第一种全合成塑料,胶木,不久之后,他加入了石棉纤维进行增强。如今,从飞机到体育用品再到庭院家具,FRP 被广泛应用于各种领域。

如果在过去的一百年左右发生了如此大的变化,那么在未来的几十年里,我们可以期待在 FRP 方面看到什么?预测任何成功的未来总是有点困难,但在本文中,我们将概述我们期望该行业的发展方向。将其分为两个不同的区域是有意义的。首先,我们认为 FRP 技术会发生怎样的变化,其次,材料的用途可能会发生怎样的变化。

改变 FRP 技术

FRP 变得如此重要的一个基本原因是这种复合材料具有无限的适应性。可以根据使用的特定纤维(玻璃、碳、凯夫拉尔或其他纤维)以及聚合物(环氧树脂、聚酯等)来调整特定 FRP 的特性。成品还受到使用的添加剂和制造过程本身的影响。 

这意味着在这些领域(纤维、聚合物、添加剂和制造工艺)中的每一个领域都将继续有很大的实验和创新空间。我们当然期待在 FRP 已有的特殊优势(例如耐用性和强度)的基础上进行开发。

我们想重点介绍两项我们预计在未来几年将变得越来越重要的最新技术发展。

拉挤增强热塑性塑料

拉挤成型是一种流行的制造工艺,用于制造具有连续纤维增强的 FRP。它涉及通过形成特定形状并固化的液态树脂拉伸增强纤维束。这是一个连续的过程,允许创建任何所需长度的自定义配置文件。

通常用于拉挤成型的树脂是热固性树脂;也就是说,一旦治愈,它们就不能再熔化和重组。虽然这些类型的树脂可以生产出具有理想特性的高质量拉挤成型产品,但一个缺点是它们不容易回收。

另一方面,热塑性塑料是可以重新熔化并因此更容易回收的聚合物。理想情况下,可以用这些聚合物代替热固性塑料制造玻璃钢,用于允许这样做的应用。(并非所有人都会。热固性塑料的工作温度比热塑性塑料高得多。)

然而,就这一点而言,制造商一直在努力制造质量足够好的拉挤增强热塑性塑料。这是因为熔融的热塑性塑料具有较高的粘度并且难以使聚合物充分浸渍增强纤维。此外,即使解决了这个问题,与增强纤维的粘合也一直是一个挑战。

因此,目前使用的大多数增强热塑性塑料仅包含相对较短的纤维,不具备拉挤连续纤维增强的强度。(令人困惑的是,这些类型的热塑性塑料被称为“长纤维增强热塑性塑料”。)

然而,最近的进展显示出在制造连续纤维拉挤增强热塑性塑料方面的巨大前景,该热塑性塑料在基体和增强纤维之间具有很强的粘合力。我们预计这些技术的完善只是时间问题。这是一个非常重要的发展,因为它可能意味着 FRP 结合了传统 FRP 的强度和热塑性塑料的可回收性。

高温玻璃钢

FRP 在某些应用(和潜在应用)中需要承受极端高温的能力。例如,在选择建筑物、交通工具或基础设施中使用的材料时,需要考虑到发生火灾的可能性。在最坏的情况下,我们想知道在正常情况下工作良好的材料不会发生灾难性的故障。

火灾中的温度可能比大多数材料(包括金属)长时间承受的温度高,所以我们不是在谈论防火的 FRP。但是,当材料暴露在火或其他热源周围的高温下时如何表现很重要。

有一类称为聚酰亚胺的聚合物以其耐热能力而著称。它们已经广泛用于电子应用(例如计算机中变热的部件周围)以及汽车和航空航天工业。它们能够短暂承受高达 500 华氏度的温度。 

最近的一项研究报告了一种新的聚酰胺制造工艺,该工艺生产的材料能够承受更高的温度。这些发展将有助于为在上述行业中增加 FRP 的使用开辟道路。随着这些材料的工作温度范围不断扩大,我们预计甚至会开辟新的使用领域。

改变 FRP 的用途

当我们考虑 FRP 在未来几十年的使用方式时,我们希望看到应用范围继续像过去几十年一样迅速扩大。但我们预测在一些领域我们将看到特别强劲的增长。 

建筑材料

FRP 已被用于该领域,但还有很多未开发的潜力。在建筑方面,尤其是家庭建筑方面,木材仍然是首选的建筑材料。然而,FRP 与木材相比有几个优点。它更坚固,不受潮和腐烂,昆虫不会打扰它。 

出于这个原因,我们希望看到 FRP 越来越多地用于外部装饰、壁板和结构元件等方面。作为与地面接触的木柱的替代品,它也很有意义。 

我们还看到了使用拉挤 FRP 作为各种工程木材结构元件的增强材料的增长潜力。我们在本博客的其他地方写过关于使用工程木框架建造的摩天大楼的迷人发展。FRP 可以使这些结构元素更加坚固,因此我们希望看到它越来越多地融入到这些类型的产品中。

飞机

当波音 787 梦想飞机推出时,它在使用的材料方面有些革命性。它是 80% 的 FRP(按体积计),因此更轻、更省油。 

已经有完全由增强聚合物制成的用于军事用途的大型飞机。我们看不出为什么这最终不会成为商用飞机的标准。随着所用复合材料的技术进步,这应该会导致更高效(和更安全)的飞机设计。

风力发电

我们最近写了一篇关于FRP 在越来越大的风力发电叶片中的应用。该行业一直在快速增长,并且预计将继续如此。先进的增强聚合物将继续成为这里的关键成分。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)均为用户上传并发布,本站仅提供信息存储服务。如侵犯到您的权益,请附证明材料发送邮件:1811687158QQ.com,一经查实,本站将立刻删除。
(0)
上一篇 2022年11月18日 15:26
下一篇 2022年11月18日 15:30

猜你喜欢

  • 可以实现免打磨高光玻璃钢外壳吗?

    免打磨效果理论上是不存在的,因为聚酯材料避免不了转移和收缩等因素影响。你只是在玻璃钢模具状态和脱模剂等材料搭配合理的情况下,得到你自己认可并相对光洁的玻璃钢外壳而已,但很多时候这已经足够了。 ​如上图,直观地告诉我们一个信息,你要高光洁玻璃钢外壳,那么玻璃钢模具要绝对OK!高抛光处理、打封孔剂等都是不能节省和马虎的,最后选用溶剂型脱模剂,以降低转移性,尽可能...

    2020年4月6日
  • 玻璃钢是什么材料?

    典型玻璃钢说就是由玻璃纤维织物增强的树脂基产品,一般表面涂有装饰性的胶衣,这是由聚酯树脂与色浆混合调配的面漆。显然,玻璃钢部件的最终性能与树脂种类、玻璃纤维形态以及具体的成型工艺都有直接关系。 手糊层压是最为常见的玻璃钢工艺,如上图:表面白色是胶衣层,颜色是可以根据客户需求定制的,常规胶衣体系有邻苯、间苯或间苯新戊二醇居多,乙烯基或环氧体系一般多用于玻璃钢模...

    2020年3月30日
  • 零收缩玻璃钢模具树脂为何是乳白色的?

    有人问,看过很多老外做的玻璃钢模具,为何大多是乳白色的呢?这就是模具树脂固化之后的颜色,说白了就是填料的本色。老外对工艺控制理念是靠前的,明白做模具首要考录的就是树脂收缩问题,所以会多采用零收缩树脂居多。

    2020年12月1日
  • FRP 和 GRP 哪个更好?

    FRP 就是答案。 在欧洲和亚洲,它们有相同的产品,但它被称为 GRP——玻璃增强塑料。这是完全一样的东西,只是术语不同,就像这里的行李箱在英国是靴子一样。FRP 是一种复合材料,由热固性树脂基体组成,并使用纤维进行增强。

    投稿专栏 2022年11月18日
  • 玻璃钢材质对工作场所的多方面好处

    随着复合材料对各行各业产生影响,公司看到了对其成本、资本支出和收益的重大影响。 这就是玻璃纤维等纤维增强聚合物(玻璃钢)复合材料产品可以帮助降低工业工作场所成本的地方。因此,由于替代传统材料(如钢、木材、铁甚至铝)所节省的成本,复合材料产品的需求正在激增。 玻璃纤维是未来。如今,总体而言,对玻璃纤维和复合材料的需求正在急剧增加,并在广泛的应用中被用于替代传统...

    2022年11月18日
  • 玻璃钢外壳加温后出现开裂咋回事?

    这是一个由不饱和树脂制作的玻璃钢外壳,因为是后喷漆件,喷漆后加温140℃固化,发现边缘有一道开裂位置,咋回事? 看图片状态,比较厚,显然不是漆面过厚开裂的缘故。你可以掰开裂纹位置,看看到底深及到哪里。根据以往经验,可能是树脂没有完全浸润玻璃纤维导致的这个问题。尤其在边缘位置,受力是不均匀的。不加温的情况下,不是很明显,一旦加温超过树脂(通常不饱和树脂热变形温...

    2019年11月26日
  • 如何选择适合的玻璃钢模具制造材料?

    在开始构建任何玻璃钢模具之前,请花些时间考虑所需的最终结果!

    2018年9月14日
  • 霉菌会在 FRP 面板上生长吗?

    FRP 面板不支持霉菌或霉菌的生长,只需定期清洁以去除污垢和污垢堆积即可。不要使用含有氯化碳氢化合物或丙酮的强力清洁剂或去污剂,因为它们会使表面光洁度变暗。

    2022年11月17日
  • 什么是FRP耐火性?

    标准 FRP 平台面板在暴露于火源时易燃。当源被移除时,FRP 会自动熄灭。根据 ASTM E-84 的火焰蔓延测试,面板具有 1 级等级。火焰蔓延缓慢;让乘客有时间离开车站并满足疏散要求。CA 为隧道应用提供了不可燃的 FRP 材料,但该材料的成本高于基准材料。

    投稿专栏 2022年11月19日
  • 玻璃钢胶衣作用是什么?

    玻璃钢胶衣是用来细化玻璃钢制品表面效果的面漆,有时用作底漆,或者模具表面等等,它的作用主要体现在细化产品表面、提高耐候、耐溶剂和耐用性等用途。 根据树脂体系的不同,有聚酯胶衣、乙烯基模具胶衣和环氧胶衣等等,无论你用做过渡打磨层还是直接面漆或底漆等,但用途基本类似。

    2021年5月29日

发表回复

登录后才能评论