Hiilikuituvahvisteisia hartsipohjaisia komposiittimateriaaleja on käytetty laajalti useilla teollisuudenaloilla, kuten ilmailuteknologiassa, kotiskoottereissa ja korkean teknologian elektroniikassa niiden keveyden, korkean käyttölujuuden ja vahvan korroosionkestävyyden vuoksi. Tuotteen huomattavan suorituskyvyn kosteissa ja korkeissa lämpötiloissa, korkean lämpötilan ja kohtalaisen sopimushallinnan ansiosta tässä artikkelissa tutkitaan pitkittäin muutoksia hiilikuituvahvisteisten komposiittimateriaalien työskentelysuorituskyvyssä ja mekanismissa ankarissa ympäristöissä, joissa kosteat lämpötilat ovat hallitsemattomia. ne sisältävät kokeellisen sisällön ja sovellustapaukset analysoidaan.
Ympäristöllä, jonka kosteus ja lämpötila on hallitsematon, on suurempi vaikutus hiilikuitukomposiittimateriaalien suorituskykyyn ja mekanismiin. Mekaanisesti katsottuna lämmin vanhenemisympäristö vaurioittaa hartsin ja kuidun välistä rajapintaa. Mikroskooppisesti hartsi ja kuitu erotetaan. Tämä rajapinta Erottaminen johtaa komposiittimateriaalin yleisen suorituskyvyn heikkenemiseen, mikä vaikuttaa mekaanisiin ominaisuuksiin. Makronäkökulmasta katsottuna komposiittimateriaalien mekaaniset ominaisuudet heikkenevät merkittävästi, mikä muodostaa uhan koko rakenteen turvallisuudelle.
Kosteat lämpöympäristöt voivat myös heikentää suorituskykyä:
Vetolujuus: Komposiittimateriaalien vetolujuus pienenee, erityisesti olosuhteissa, joissa kosteus ja lämpötila ovat korkeat; Lamellien välinen leikkauslujuus: Hartsin ja kuidun välisen rajapinnan tuhoutuminen johtaa komposiittimateriaalien kerrosten välisen leikkauslujuuden vähenemiseen; Modulus: Vetomoduuli Tilavuus laski hieman.
Asiakirjassa "Vertaileva tutkimus erityyppisten kuituvahvisteisten komposiittimateriaalien kosteus- ja lämpövanhenemisominaisuuksista", yksisuuntaiset hiilikuitukomposiitit (CFRP), lasikuitukomposiitit (GFRP) ja pellavakuitukomposiitit (FRP), joiden hiilikuitupitoisuus on 60 %6 suoritettiin. Suoritettiin lämmin-lämpövanhentamiskoe, ja koe osoitti, että kuumassa ja kosteassa ympäristössä vanhentamisen jälkeen lasikuitukomposiittimateriaalien vetolujuus ja kerrosten välinen leikkauslujuus laskivat merkittävästi ja vetomoduuli pieneni hieman. Kuivumisen jälkeen vetoominaisuudet palautuivat, mutta kerrosten välinen leikkauslujuus oli vaikea parantaa. Voidaan nähdä, että lasikuitukomposiittimateriaalien ikääntymisprosessin aikana tapahtuva suorituskyvyn heikkeneminen, kuten lasikuidun hydrolyysi ja rajapinnan irtoaminen, on peruuttamaton muutos.
Pellavakuitukomposiitit pehmenevät veden imemisen jälkeen ja vetolujuus kasvaa hieman, kun taas vetomoduuli ja kerrosten välinen leikkauslujuus pysyvät vakaina jyrkän laskun jälkeen. Kuivumisen jälkeen vetolujuutta ei voida palauttaa tai se jopa laskee merkittävästi, kun taas vetomoduuli ja kerrosten välinen leikkauslujuus kasvavat merkittävästi. Tämä ilmiö liittyy läheisesti muutoksiin, kuten kosteuden plastisoitumiseen, laajenemiseen ja kuitujen ja matriisin hajoamiseen.
Hiilikuitukomposiitit eroavat kahdesta edellä mainitusta materiaalista. Vanhenemisajan pidentyessä hiilikuitukomposiittien vetoominaisuudet pysyvät lähes ennallaan, mutta kerrosten välinen leikkauslujuus pienenee hieman. Kuivumisen jälkeen vetoominaisuudet ja kerrosten väliset leikkausominaisuudet palaavat alkuperäiseen tilaansa. Voidaan nähdä, että vaikka hiilikuitukomposiittimateriaaliin vaikuttaisi vanhenemisprosessi kosteassa ja kuumassa ympäristössä, se palaa alkuperäiseen muotoonsa kuivumisen jälkeen ja sillä on hyvä kosteuden- ja lämmönkestävyys.
Vaikka hiilikuitukomposiittimateriaalit kestävät paremmin kosteutta ja lämpöä, varsinaisissa tuotantosovelluksissa tarvitaan silti tiettyjä tuotesäätöjä tuotteen paremman levittämisen varmistamiseksi. Raportissa "Research on the Warm Parts Performance of Hometic CCF30 Carbon Fiber and CC[300/EH503R3 Composite Materials" suoritettiin tutkimus tiettyjen hiilikuituhartsipohjaisten komposiittimateriaalien ikääntymisestä kuumissa ja kosteissa ympäristöissä. Tutkimus osoitti, että: CCF300/EH503R3-komposiittimateriaalit testattiin 1,000-tilan olosuhteissa huoneenlämpötilassa. Ympäristössä 90 % vetomurtumamorfologiasta osoittaa matriisivaurioita, eikä hiilikuidussa ole ilmeistä murtumaa. Verkkokuidun pinta on kääritty suurella määrällä hartsia, mikä osoittaa, että hiilikuidulla ja hartsilla on vahvat rajapinnan sidosominaisuudet. 93 astetta/kuiva testiympäristössä tapahtui pieni määrä hartsin repeytymistä ja lievää hiilikuitujen irtoamista. Käsittelyn jälkeen kosteassa lämpöympäristössä koeympäristön lämpötilan noususta johtuen kuituakselille ilmaantui pieni määrä halkeamia ja kuidun pinnalle käärittyjen hartsin määrä väheni. Sidosten irtoaminen lisääntyy ja kuidun ja hartsin välinen sidosvoima heikkenee. Kuitenkin 132 asteen / märkätestilämpötilassa hiilikuitu ja hartsi voidaan silti yhdistää tiiviisti, mikä osoittaa, että CCF300/EH503R3-komposiittimateriaalilla on erinomainen rajapintakyky sekä kosteuden ja lämmönkestävyys.
Yhteenvetona voidaan todeta, että todellisten tuotteiden ja aikaisemman tuotantokokemuksen perusteella voimme suunnitella tuotesuunnittelusuunnitelman hiilikuitukomposiittimateriaaleille kohdistetusti, mitata suorituskykyvaatimukset tuotteen käyttöolosuhteiden mukaan ja aloittaa edelleen hartsimatriisista, hiilikuituprekursorimallista. , muokkaussuunnitelman, muovausprosessin jne. määrittämään järkevä suunnittelusuunnitelma sen todellisen sovelluksen suorituskyvyn varmistamiseksi. Tämä on juuri Kiinan taustalla oleva logiikka tarkastella ensin tuotepiirustuksia ja ymmärtää sitten tuotteen sovellusvaatimukset ja antaa suunnittelusuunnitelma myöhemmin.
Materiaalien jatkuvan kehityksen myötä hiilikuitukomposiittimateriaalien märkä- ja lämpösuorituskykyä voidaan edelleen parantaa rajapintojen modifioinnilla ja esiasteen suorituskykyä parantamalla, ja hiilikuitukomposiittijohdannaisilla on myös välttämätön ja tärkeä rooli useammilla aloilla. .
