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如何提高復合材料的機械強度?

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-12-15  來源:畢克化學  瀏覽次數:1037
核心提示:復合材料的機械強度與哪些因素有關呢,使用玻璃纖維增強有機聚合物時,聚合物和無機材料之間的界面涉及許多物理和化學因素之間復
  復合材料的機械強度與哪些因素有關呢,使用玻璃纖維增強有機聚合物時,聚合物和無機材料之間的界面涉及許多物理和化學因素之間復雜交叉作用。這些因素和粘合力、物理強度、膨脹系數、濃度梯度和產品性能保持力相關。
  影響粘合的重要破壞力就是水分遷移到玻纖的親水表面,水分侵蝕界面,破壞了粘接。真正有效的偶聯劑在無機和有機材料的界面可以形成化學鍵,不但增強了結合強度,最重要的是,防止了在復合材料老化和使用過程中的界面上的化學鍵解體。偶聯劑賦予了兩個相異、難以結合表面之間的穩定結合。
 

風力發電是我們這個時代的關鍵技術之一,它已經成為世界能源產業中不可或缺的部分??紤]到風電葉片原材料選用的局限性和越來越嚴苛的氣候目標,未來這種可替代能源的重要性必定越來越高。憑借高品質的塑料助劑,畢克化學在提高風力發電葉片機械性能,從而進一步促進這個不斷增長的全球行業市場的發展方向作出了巨大貢獻。我們的BYK-C 8000系列偶聯劑提供一些關鍵優勢,為高效風力發電機的發展注入新生。

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我們是怎樣制作樣板測試機械強度的

首先在模具中鋪上玻纖平面氈;封閉好模具后,采用真空導入工藝導入環氧樹脂與固化劑;在一定條件下完全固化之后,進行脫模。裁剪測試樣板。

 

如何提高復合材料的機械強度?

 

靜態測試:橫向的拉伸強度

如何提高復合材料的機械強度?

橫向拉伸強度是指在垂直于玻纖方向上進行的拉伸測試,它表征的是玻纖和樹脂間的粘結強度。

 

靜態測試結論

第一個結論:玻纖浸潤劑性能會隨時間流失

 

如何提高復合材料的機械強度?

儲存6年的玻纖性能損失巨大,加入BYK-C 8001使玻纖老化后的機械性能恢復如常。

 

玻纖浸潤劑

浸潤劑生命周期檢驗

 

如何提高復合材料的機械強度?

玻纖從生產到最終使用經過的實際時間常常是不確定的,因此使用不同批次的玻纖制備的產品獲得的機械性能差異很大。

 

玻纖浸潤劑

玻纖的老化實驗

如何提高復合材料的機械強度?

高溫下玻纖老化速度很快,40°C儲存一周機械強度下降就很明顯,加入BYK-C 8001使玻纖老化后的機械性能恢復如常。

 

通過這兩個實驗我們發現溫度、濕度和時間對玻纖機械性能影響非常明顯,加入偶聯劑可以顯著地改善老化后玻纖的機械性能。

 

動態測試

我們不但測試了樣板的靜態機械性能,而且測試了樣板的動態機械性能,這樣更能反映出產品日常使用中所受到的力。

•更貼近實際的測試,對風電非常重要,對其他應用也同樣重要

•使用雙向的玻璃氈

•可以表征葉片的預期使用壽命

如何提高復合材料的機械強度?

從下面的動畫我們可以看到動態測試的方法:對樣板施加設定好的拉力,以2赫茲的頻率往復運動,我們記錄樣板破裂時運行的周期數,運行周期數越多說明樣板在該拉力下的使用壽命越長。

如何提高復合材料的機械強度?

 

動態測試結果

如何提高復合材料的機械強度?

我們發現,在不同的拉力下,加入偶聯劑樣品的動態使用壽命都有大幅度提高,在55N/mm² 下,動態使用壽命可提高3到4倍!我們知道風電葉片所承受的風力多數時間是低強度力,因此在低強度拉力下的測試結果更能反映實際情況。

 

不同批次的玻纖機械強度測試結果

•實際上玻纖的機械強度和耐久性隨時間變化很大 

•使用不同批次玻纖生產的產品有些機械強度不達標,有些機械強度超過了標準,這就造成了浪費。 

•加入偶聯劑后,使用不同批次的玻纖的產品機械強度差異小,都能維持在合格標準之上,因此可以減少次品率。

•對減重和節省成本有巨大的潛力

如何提高復合材料的機械強度?

 

玻纖的老化實驗總結

玻纖的浸潤劑隨著儲存時間的延長表現變差與儲存條件有關,比如溫度,濕度和時間。

 

通過使用正確的偶聯劑讓機械性能得到恢復是可行的。

 

那么它的作用原理是什么呢?

如何提高復合材料的機械強度?

 

偶聯劑作用原理 

纖維與樹脂的界面

如何提高復合材料的機械強度?

機械強度出現問題主要在玻纖與樹脂界面之間,應該減少玻纖與樹脂界面之間的縫隙。

 

偶聯劑一端對玻纖和浸潤劑都有很好的粘合力,偶聯劑的另一端可以與樹脂發生交聯反應建立化學鍵。因此,加入偶聯劑可以顯著的提高玻纖與樹脂的粘接力。

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說了這么多,我們總結一下:BYK全新偶聯劑BYK-C 8001具有以下優勢

提高靜態機械性能

提高動態機械性能     

對新鮮和老化的玻纖都起作用

沒有不良的副作用

可以生產更長的組件和更大的轉子葉片

可以顯著節省原材料,主要歸功于提高了機械強度 

可以有更多的設計自由度(輕質高強,減重),因此在選擇原材料時可節省成本

更節能,更耐用的機械結構

可以加快生產過程

 

針對環氧體系,BYK-C 8001適用于所有對機械強度要求高的領域:如風能,管道,體育用品等。針對不飽和樹脂和乙烯基體系,我們推薦使用偶聯劑BYK-C 8003。

 

 
 
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