拉挤成型中的聚合物:揭开拉挤成型的面纱

拉挤成型中的聚合物:揭开拉挤成型的面纱

如果您希望在下一个项目中使用纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料,了解制造过程的每个阶段所涉及的内容非常重要。

此外,了解在制造过程中可以定制哪些元素以及这对最终产品产生的结果至关重要,尤其是当您有非常具体的项目目标和要求时。

本文将重点介绍聚合(固化)拉挤工艺、树脂和聚合物与 FRP 的区别,并举例说明聚合物可以为您的产品做些什么。

拉挤工艺 - FRP 是如何制造的

拉挤 FRP 是通过将纤维增强材料的股线或粗纱拉过树脂浴并进入固定模具进行固化而制成的。

在树脂浴(或“润湿”阶段)期间,纤维增强材料浸渍有液态树脂系统,然后将其放入模具中并聚合(固化)。所得产品是成品 FRP 复合材料;一种耐用、轻便的材料,非常适合在许多行业中使用。

什么是聚合物?

合成聚合物(用于 FRP 制造的聚合物)是由称为单体的连接较小分子组成的分子,由热、压力、催化等引起的化学反应产生。

虽然在 FRP 制造中通常被称为“固化”或“凝固”,但这种反应是聚合反应。

具体到 FRP,用于浸渍纤维增强材料的树脂在聚合阶段发生转变,从而产生耐用、轻质的增强聚合物。

聚合物类型

由于所有 FRP 都部分由聚合物(因此也由树脂)决定,因此了解可用的树脂及其聚合后的特性非常重要。

一般来说,聚合物最终产品有两大类;热塑性塑料和热固性塑料。

热塑性塑料和热固性塑料的独特性能正如其名称所示;热塑性塑料在特定温度下变成“塑料”,可以多次重塑和凝固。

热固性材料的形状是“固定”的,没有熔点,因此它在初始聚合过程中呈现的形状将永远是它的形状。

根据产品的具体目标,这些树脂类别各有优缺点,因此在只选择一种之前了解这两种选择非常重要。

热塑性塑料的例子

有许多具有热塑性的聚合物可供选择。这些包括(但不限于):

  • 聚苯硫醚 (PPS)
  • 聚偏二氟乙烯 (PVDF)
  • 聚醚醚酮 (PEEK)
  • 聚丙烯 (PP)
  • 聚酰胺 (PA)

热塑性聚合物的应用

虽然热固性塑料在 FRP 中的使用比热塑性塑料更频繁,但这种形式的应用仍然很广泛

聚合后,热塑性树脂变得耐用、柔韧、化学惰性以及抗冲击性。

由于其耐用性、柔韧性和抗冲击性,热塑性塑料在一系列应用中很常见。此类示例包括海上零件、管道应用(如可绕管和井下设备)以及汽车保险杠。 

使用热塑性复合材料的主要行业之一是航空航天和国防。由于热塑性塑料极其轻巧耐用,因此在飞机上使用时可实现高效设计并降低油耗。

行李箱、座椅、手推车和燃油管只是可以在拉挤工艺中使用热塑性塑料生产的部分部件。 

使用热塑性聚合物的一个潜在缺点是暴露在高温下会导致其变形。

因此,确保在其使用寿命期间不会遇到聚合物熔点非常重要。

例如,尽管热塑性聚合物在航空航天领域得到广泛使用,但它们并未用于需要承受极高温度的喷气发动机或推进系统。

如果您的产品需要在极高温度下具有耐热性,那么您最好的选择可能是热固性复合材料。

热固性聚合物的例子

在热固性树脂类别中,有许多可用的树脂。这些包括(但不限于):

  • 饱和和不饱和 (UP) 聚酯
  • 乙烯基酯
  • 环氧树脂
  • 酚醛树脂(PF,Phenolic)
  • 尿素甲醛 (UF)

热固性塑料的应用

从性能的角度来看,热固性聚合物在高性能结构和耐火应用中表现最佳,因为它们具有出色的结构稳定性并且没有确定的熔点

因此,常见的应用是土木工程、电器和电气以及商业和住宅建筑。 

作为耐热强度的一个例子,生产了用于超高温的拉挤热固性产品,其玻璃化转变温度 (Tg)的测试结果为 575°F (302°C )。这使其成为有史以来测试过的最高 Tg 拉挤材料,并进一步证实了热固性复合材料的耐受性。

热固性最终产品的其他示例包括作为树木和藤蔓支撑物的玻璃纤维杆、伸缩杆和横杆、电气元件(例如端子板、电弧屏蔽和支座绝缘体)以及风扇、管道和泵等常用物品。

通过查看拉挤成型制造和可用的聚合物类型,很明显有一种聚合物适合几乎所有应用。

无论您是需要在极端温度下具有高性能和卓越的结构稳定性,还是需要不会放入熔炉中的轻巧耐用的组件,总有一款解决方案适合您的项目。 

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