Препреги — новые композитные материалы

Препреги – это специально разработанные полимерные матричные системы, укреплённые искусственными волокнами, такими как углеволокно, стекловолокно и арамидное волокно.

Препрег является совершенным композиционным материалом. Термореактивная смола отверждается при повышенной температуре, вступает в химическую реакцию, что превращает препрег в твёрдый материал с высокой прочностью, хорошей теплостойкостью, исключительной жёсткостью и сверхлёгким весом.

В начале 1980-х препреги считались редкими материалами. Их применяли лишь в 5% авиационного производства и использовали для не очень значимых конструкций. На сегодняшний день препреги являются основой авиационных сооружений. Затем последовал рост в аэрокосмической промышленности, ветровой энергетике, автомобилестроении и других областях. Препрег находит своё применение и в подводных нефте- и газотрубопроводах. Преимущества препрегов перед металлом объясняются лучшим соотношением прочности и веса, а также более широкими возможностями при конструировании.

Препреги – это укреплённые волокном смолы, которые проходят процессы отверждения и прессования для формирования исключительно прочного и лёгкого материала.

Зачем использовать композиты?

Сравнение свойств различных материалов:

Композиты обладают низким весом, большой прочностью и высокой жёсткостью.

Что такое препрег?

Препрег состоит из комбинации матрицы и фиброармирующего материала.

Где используются препреги?

АВИАЦИЯ

  • Гражданская авиация
  • Силовой каркас
  • Интерьер
  • Самолётные двигатели
  • Противовоздушная оборона
  • Вертолёты
  • Космос

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

  • Ветроэнергетика
  • Спортивное оборудование
  • Транспорт
  • Техника
  • Инструменты

 

СВОЙСТВА ВОЛОКНА И ТКАНИ

Какими свойствами обладает волокно?

Армирующие материалы обеспечивают композиты механическими характеристиками: прекрасную жёсткость и прочность, хорошие термические, электрические и химические свойства, а также низкий вес по сравнению с металлами.

Разные способы плетения

Ткань состоит как минимум из двух переплетенных нитей, основы и утка.

Способ плетения может отличаться в зависимости от гофрирования и драпируемости. Низкое гофрирование даёт лучшую механическую эффективность, так как прямые волокна переносят бóльшую нагрузку; драпируемую ткань легче укладывать на сложные формы.

Есть три главных способа плетения:

Какие факторы влияют на выбор армирующего материала?

Укрепляющие материалы бывают разных типов. Каждый материал отличается своими преимуществами.

 

ОСОБЕННОСТИ МАТРИЦЫ

Что такое матрица?

Роль матрицы состоит в том, чтобы поддерживать волокна и объединять их в композит. Она направляет любые прилагаемые нагрузки на волокна, поддерживает волокна в их позиции и выбранной ориентации. Матрица также определяет устойчивость к воздействию окружающей среды и максимальную рабочую температуру препрега. Максимальная рабочая температура является одним из ключевых факторов в выборе препрега.

Механизм термореактивного отверждения и участие различных компонентов матрицы представлены ниже.

Процесс отверждения может быть просто представлен на примере эпоксидных преполимеров, чьи реактивные атомы соединяются, создавая цепи и поперечные связи. На практике этот процесс происходит гораздо сложнее.

 

Какими свойствами обладают различные виды термореактивных матриц?

Существует три основных вида матриц: эпоксидная, фенольная и бисмалеимидная.

Эпоксидная

Преимущества: превосходные механические характеристики (хорошая устойчивость и высокая прочность, легкая обработка)

Применение: аэрокосмическая промышленность, спорт, транспорт, железные дороги, ветроэнергетика (отверждение при 120°С); военная промышленность (отверждение при 180°С)

Фенольная

Преимущества: отличная огнестойкость (хорошая теплоустойчивость, низкий уровень дымовых и токсичных выбросов)

Применение: железные дороги, аэрокосмическая и военная промышленность

Бисмалеимидная (и полиимидная)

Преимущества: высокое сопротивление высоким температурам (рабочая температура до 260°С, хорошая химическая, огневая и радиационная стойкость)

Применение: авиационные двигатели, высокотемпературные компоненты

Чем отличаются матрицы, если говорить о температурных и механических показателях?

Матрицы можно достаточно просто классифицировать исходя из показателей рабочей температуры

b_commander

Оставить отклик

Ваш адрес эл.почты не будет опубликован.