Was sind die Unterschiede von thermoplastischen Kohlefaserverbundwerkstoffen bei hohen Temperaturen?

Thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe sind neue Verbundwerkstoffe, die aus Kohlefaserverstärkung und thermoplastischer Harzmatrix bestehen. Kohlefaser als Verstärkung hat die Eigenschaften hoher Festigkeit, hoher Modul und niedriger Dichte und bietet hervorragende mechanische Eigenschaften für Verbundwerkstoffe. Zu den häufig verwendeten thermoplastischen Harzmatrizen gehören Polyetheretherketon (Peek), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyamid (PA) usw. Diese Harze geben die Verbundwerkstoffe gute Plastizität und Rezyklinierbarkeit an.

Die grundlegenden Eigenschaften von thermoplastischen Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen umfassen hohe Festigkeit, hohe Steifheit, niedrige Dichte, Korrosionsbeständigkeit und Ausschreibung. Im Vergleich zu Thermosettungsverbundwerkstoffen weisen thermoplastische Verbundwerkstoffe eine bessere Wirkungsfestigkeit, einen kürzeren Formzyklus und Schweißbarkeit auf. Darüber hinaus weisen thermoplastische Verbundwerkstoffe bei hohen Temperaturen eine bessere Zähigkeit und Schadenstoleranz auf, was ihnen erhebliche Vorteile bei Hochtemperaturumgebungsanwendungen verleiht.

Thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe zeigen unter hohen Temperaturbedingungen eine hervorragende mechanische Eigenschaftsretention. Studien haben gezeigt, dass solche Materialien auch unter hohen Temperaturbedingungen über 200 Grad hohe Festigkeit und Modul aufrechterhalten können. Beispielsweise kann die Festigkeitsretentionsrate von Kohlefaserverbundwerkstoffen auf peekbasierten Basis von 200 Grad mehr als 80%erreichen, was viel höher ist als die von herkömmlichen Thermosettungsverbundstoffen.

Der Effekt der hohen Temperatur auf die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kohlefaserverbundwerkstoffen spiegelt sich hauptsächlich im Erweichungsgrad der Harzmatrix und der Grenzflächenbindungsstärke wider. Mit zunehmender Temperatur nimmt der Modul der Harzmatrix ab, was zu einer Abnahme der Gesamtsteifheit des Verbundstoffs führt. Aufgrund der hohen Temperaturstabilität der Kohlefaserverstärkung ist die Festigkeitsabnahme des Verbundwerkstoffs jedoch relativ gering. Darüber hinaus kann die angemessene Auswahl der Harzmatrix und die Optimierung der Grenzflächenbindung die mechanischen Eigenschaften der Verbundtemperaturen effektiv verbessern.

Thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe weisen bei hohen Temperaturen eine ausgezeichnete thermische Stabilität und Kriechbeständigkeit auf. Die thermische Stabilität spiegelt sich hauptsächlich in der dimensionalen Stabilität und chemischen Stabilität des Materials unter hoher Temperaturumgebung wider. Beispielsweise können Kohlefaser-Verbundwerkstoffe auf pek-Basis für lange Zeit bei 250 Grad verwendet werden, und die kurzfristige Verwendungstemperatur kann über 300 Grad liegen und eine gute dimensionale Stabilität und chemische Inertheit innerhalb dieses Temperaturbereichs beibehalten.

Kriechwiderstand ist ein wichtiger Indikator, um die Fähigkeit eines Materials zu messen, der Deformation unter hoher Temperatur und kontinuierlicher Belastung zu widerstehen. Aufgrund des Vorhandenseins von Kohlefaserverstärkung weisen thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe bei hohen Temperaturen eine hervorragende Kriechbeständigkeit auf. Studien haben gezeigt, dass bei 200 Grad und konstanter Belastung der Kriechstamm von Carbonfaserverbundwerkstoffen auf pekbasis signifikant niedriger ist als die von herkömmlichen Metallmaterialien, und die Kriechrate nimmt mit der Zeit allmählich ab. Diese hervorragende Kriechwiderstand bringt thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe in hohen Temperaturen mit tragenden Strukturen mit breiten Anwendungsaussichten.

Neben hervorragenden mechanischen Eigenschaften und thermischen Stabilität weisen thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe auch bei hohen Temperaturen einzigartige funktionelle Eigenschaften auf. Die erste ist die elektrische Leitfähigkeit. Kohlefaser selbst weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, die es dem Verbundmaterial ermöglicht, eine stabile elektrische Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Mit dieser Funktion können thermoplastische Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe zur statischen Dissipation und elektromagnetischen Abschirmung in Hochtemperaturumgebungen verwendet werden.

Die zweite ist die thermische Leitfähigkeit. Obwohl die thermische Leitfähigkeit der Harzmatrix schlecht ist, hat die hohe thermische Leitfähigkeit von Kohlefaser das Verbundmaterial als Ganzes eine gute thermische Leitfähigkeit. In einer Umgebung mit hoher Temperatur hilft diese thermische Leitfähigkeit zur schnellen Verbreitung von Wärme, verhindert die lokale Überhitzung und verbessert die Sicherheit des Materials.

Das letzte ist die elektromagnetische Abschirmleistung. Die leitende Netzwerkstruktur von Kohlefaser ermöglicht thermoplastische Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe, um gute elektromagnetische Abschirmungseffekte bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Studien haben gezeigt, dass selbst bei hoher Temperatur von 200 Grad Kohlefaserverbundwerkstoffe auf pek-Basis eine elektromagnetische Abschirmwirksamkeit von mehr als 60 dB beibehalten können, die viel höher ist als herkömmliche Metallmaterialien