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如何提高復(fù)合材料的機械強度?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-12-15  來源:畢克化學(xué)  瀏覽次數(shù):1284
核心提示:復(fù)合材料的機械強度與哪些因素有關(guān)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(xué)因素之間復(fù)
  復(fù)合材料的機械強度與哪些因素有關(guān)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(xué)因素之間復(fù)雜交叉作用。這些因素和粘合力、物理強度、膨脹系數(shù)、濃度梯度和產(chǎn)品性能保持力相關(guān)。
  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(lián)劑在無機和有機材料的界面可以形成化學(xué)鍵,不但增強了結(jié)合強度,最重要的是,防止了在復(fù)合材料老化和使用過程中的界面上的化學(xué)鍵解體。偶聯(lián)劑賦予了兩個相異、難以結(jié)合表面之間的穩(wěn)定結(jié)合。
 

風(fēng)力發(fā)電是我們這個時代的關(guān)鍵技術(shù)之一,它已經(jīng)成為世界能源產(chǎn)業(yè)中不可或缺的部分??紤]到風(fēng)電葉片原材料選用的局限性和越來越嚴(yán)苛的氣候目標(biāo),未來這種可替代能源的重要性必定越來越高。憑借高品質(zhì)的塑料助劑,畢克化學(xué)在提高風(fēng)力發(fā)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(yè)市場的發(fā)展方向作出了巨大貢獻。我們的BYK-C 8000系列偶聯(lián)劑提供一些關(guān)鍵優(yōu)勢,為高效風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)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(dǎo)入工藝導(dǎo)入環(huán)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(fù)合材料的機械強度?

 

靜態(tài)測試:橫向的拉伸強度

如何提高復(fù)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(jié)強度。

 

靜態(tài)測試結(jié)論

第一個結(jié)論:玻纖浸潤劑性能會隨時間流失

 

如何提高復(fù)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(fù)如常。

 

玻纖浸潤劑

浸潤劑生命周期檢驗

 

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

玻纖從生產(chǎn)到最終使用經(jīng)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(chǎn)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(fù)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(fù)如常。

 

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

 

動態(tài)測試

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

•更貼近實際的測試,對風(fēng)電非常重要,對其他應(yīng)用也同樣重要

•使用雙向的玻璃氈

•可以表征葉片的預(yù)期使用壽命

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

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

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

 

動態(tài)測試結(jié)果

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

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

 

不同批次的玻纖機械強度測試結(jié)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(chǎn)的產(chǎn)品有些機械強度不達標(biāo),有些機械強度超過了標(biāo)準(zhǔn),這就造成了浪費。 

•加入偶聯(lián)劑后,使用不同批次的玻纖的產(chǎn)品機械強度差異小,都能維持在合格標(biāo)準(zhǔn)之上,因此可以減少次品率。

•對減重和節(jié)省成本有巨大的潛力

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

 

玻纖的老化實驗總結(jié)

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

 

通過使用正確的偶聯(lián)劑讓機械性能得到恢復(fù)是可行的。

 

那么它的作用原理是什么呢?

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

 

偶聯(lián)劑作用原理 

纖維與樹脂的界面

如何提高復(fù)合材料的機械強度?

機械強度出現(xiàn)問題主要在玻纖與樹脂界面之間,應(yīng)該減少玻纖與樹脂界面之間的縫隙。

 

偶聯(lián)劑一端對玻纖和浸潤劑都有很好的粘合力,偶聯(lián)劑的另一端可以與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)建立化學(xué)鍵。因此,加入偶聯(lián)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(jié)一下:BYK全新偶聯(lián)劑BYK-C 8001具有以下優(yōu)勢

提高靜態(tài)機械性能

提高動態(tài)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(chǎn)更長的組件和更大的轉(zhuǎn)子葉片

可以顯著節(jié)省原材料,主要歸功于提高了機械強度 

可以有更多的設(shè)計自由度(輕質(zhì)高強,減重),因此在選擇原材料時可節(jié)省成本

更節(jié)能,更耐用的機械結(jié)構(gòu)

可以加快生產(chǎn)過程

 

針對環(huán)氧體系,BYK-C 8001適用于所有對機械強度要求高的領(lǐng)域:如風(fēng)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(lián)劑BYK-C 8003。

 

 
 
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