Волокно-усиленные пластики (FRP): всестороннее руководство для начинающих

Волокно-усиленный пластик (FRP), также называемый волокно-усиленным полимером, — композитный материал, сочетающий полимерную матрицу с армирующими волокнами, такими как базальт, углерод, стекло или арамид. В некоторых случаях также используют асбест, древесные или бумажные волокна.

Как производятся FRP

Образование полимера начинается либо поступательной, либо цепной полимеризацией. FRP создаются, когда полимерная матрица комбинируется со вторым материалом, дающим улучшенные механические свойства. Полученный композит может быть либо волокно-усиленным, либо частично-усиленным.

В волокно-усиленном пластике полимерная матрица закаляется и укрепляется за счет добавления волокон. Матрица сама по себе относительно слаба и должна быть закалена высокопрочными волокнами, доминирующими в итоговой производительности изделия.

Типичные методы производства включают укладку сухого волокнистого преформы в форму, пропитку смолой и последующее отверждение сборки под теплом и давлением. Распространенные процессы: прессовка, баддер-молдинг, мандрельная намотка, автоклав, филамент-вайндинг, мокрое укладка. Посмотрите видео о процессе:

Ключевые свойства FRP

• Низкий вес, высокая прочность — FRP могут соперничать с металлами по растяжной прочности, будучи значительно легче, идеальны для авто-лайтвейтинга.
• Настраиваемая производительность — варьируя тип волокна, объемную долю, длину и ориентацию, производители могут адаптировать прочность, жесткость, теплостойкость и электрические свойства.
• Отличная экологическая стойкость — FRP устойчивы к коррозии, химикатам, УФ-излучению, огню и обеспечивают хорошую теплоизоляцию.
• Экономичное производство — средняя и высокая продуктивность и легкая склейка с разнородными материалами держат затраты конкурентоспособными.

Эти атрибуты проистекают из взаимодействия матрицы и волокон, где матрица передает нагрузку волокнам, а волокна несут основную механическую нагрузку.

Частые армирующие волокна

• Стекловолокно — дает хорошую изоляцию, умеренную прочность, стоимостно-эффективно. Менее хрупкое и дешевле углеродного волокна.
• Углеродное волокно — предлагает высокую растяжную прочность, жесткость, химическую стойкость, низкое тепловое расширение. Кристаллическая структура выровнена вдоль оси волокна, максимизируя удельную прочность.
• Арамидное волокно — известно исключительной вязкостью и теплостойкостью, подходит для высокопроизводительных применений.

Отрасли, опирающиеся на FRP

FRP неотъемлемы для автопрома, авиации, строительства и морского дела. Стекловолокнисто-усиленные пластики особенно ценны в энергетике, так как они немагнитны и устойчивы к электрическим искрам. В спортивном снаряжении углеродные FRP используются в дельтапланах, удочках, гоночном снаряжении. Япония пионерила применение FRP в гидротехнических шлюзах.

Ищете больше информации о пластиковых материалах? Скачайте наш бесплатный гайд!