Перерабатываемые термореактивные смолы и термопластичные эпоксидки: растущая граница композитных материалов

Термореактивная смола или термопластик? Это вопрос, часто задаваемый, когда CompositesWorld исследует истории, которые публикует. Использует ли конкретное композитное применение преимущества высоких механических свойств, присущих многим термореактивным смолам, или пользуется сваропригодностью, формовочностью или перерабатываемостью, полученными от термопластиков? Благодаря горсти инновационных компаний, ответ для многих применений может чаще становиться «оба», так как перерабатываемые термореактивные смолы, комбинирующие свойства термореактивных и термопластиков, доказывают себя на рынке. Что следует — это топ текущих претендентов в этой области.

Термопластикоподобные термореактивные смолы

Жидкая термопластичная смола Elium от Arkema (Коломб, Франция и Кинг-оф-Пруссия, Пенсильвания, США) была представлена в 2014 году. Сообщается, что это первый на рынке, Elium — термопластичная смола — термоформованная, сварная, перерабатываемая — которая, как термореактивная смола, демонстрирует высокие механические свойства и совместима с конвенционными производственными процессами термореактивных смол.

Компания выпустила три варианта Elium, специально для инфузии, литья под давлением с передачей смолы (RTM) и мокрого компрессионного формования. Elium также, якобы, подходит для пультрузии. Примерные применения включают лопасти ветряков, армирование бетона и оконные профили, и Arkema сказала, что материал показывает потенциал в автомобильной, авиационной и спортивных товарах рынках тоже.

Cecence (Солсбери, Великобритания) разработала семейство термопластичных эпоксидных продуктов, называемое K-Series, доступное как препрег, K_Plate полу-препрег, сворачиваемый K-Rod и K-Chip формовочный компаунд. Материал описывается как термопластичная смола с эпоксидными компонентами, связанными с её концом.

Фото: Cecence

В отличие от традиционных термопластиков, смолы K_Series имеют относительно низкую вязкость, более похожую на термореактивные, позволяющую равномерное распределение смолы на разнообразных волокнах и совместимость с эпоксидным сайзингом волокна. Продукты K_Series также легко красятся и клеятся, как термореактивные. Как типичные термопластики, однако, продукты K_Series позволяют переформовку готовых деталей и, якобы, являются вязкими и поглощающими энергию.

Применения включают систему контактной сети (OHLE) для ж/д, плюс демонстраторы и другие проекты в авто, строительстве. Компания сказала, что ключевые области дальнейшей разработки включают разработки для шумоподавления и перерабатываемости.

Термореактивноподобные термопластики

Фото: Mallinda

В разработке с 2014 года, витримерные смолы Mallinda (Денвер, Колорадо, США) — это индустриализация типа перерабатываемых термореактивных смол, впервые названных в 2011 году. Через работу компании по разработке высокостабильных, но реконфигурируемых, имин-связанных углерод-азотных двойных связей в химии смолы, витримеры могут быть переформованы и переработаны при нагревании как термопластик, и могут быть отвердеты и перекрестно связаны как термореактивная смола. Благодаря обратимой химии, присущей витримерам, отвердевшие материалы также могут быть деполимеризированы и отделены от волокна при мягких условиях.

С другими итерациями в разработке, первые две вариации витримеров Mallinda — Vitrimax T60 для спортивных товаров и Vitrimax T130 для службы как drop-in замена стандартных структурных эпоксидок в авто, ветро и промышленных структурах.

L&L Products (Ромео, Мичиган, США) сформулировала переформованную, эпоксидную клеевую пленку под названием T-Link Film, которая, якобы, демонстрирует как преимущества адгезии эпоксидки, так и перерабатываемость, ремонтопригодность и формовочность инженерного термопластика. T-Link Film, якобы, высокопроизводительна по сравнению с традиционными термопластичными клеевыми пленками, и также служит решением для замены грязных и трудоемких жидких эпоксидок. Продукт, недавний ребрендинг L&L's L-F610 термопластичной эпоксидной клеевой пленки, доступен как пленка, смола или покрытая пряжа.

Наконец, главная цель 11-членного европейского консорциума Airpoxy, возглавляемого CIDETEC (Сан Себастьян, Испания), — снизить производственные и обслуживающие затраты композитных деталей на авиароринке через разработку термоформованных, ремонтопригодных, клеимых, эпоксидных композитов (см. «Перерабатываемые, ремонтопригодные и перерабатываемые эпоксидные смолы для композитов»).

Называемая Airpoxy, новая семейство продуктов разработана из того, что консорциум называл «умной эпоксидкой», термореактивными смолами, демонстрирующими обратимые, динамические химические связи, которые сохраняют возможности пропитки волокна и стабильность термореактивных смол, добавляя перерабатываемость, ремонтопригодность и перерабатываемость термопластиков. В настоящее время авиационные панельные демонстраторы с Airpoxy служат для доказательства технологии.