Poliumerul întărit cu fibre (FRP) este compus din rășină polimerică plastică (rășină polimerică plastică) și fibră de armare. După ce cele două materiale sunt sintetizate în FRP, acesta nu numai că poate menține caracteristicile materialului său original, ci și întărește performanța generală a FRP, îmbunătățind considerabil rezistența și rigiditatea noului material.
Rășinile polimerice sunt în general lipicioase și ușor de modelat, dar duritatea lor este relativ slabă. Rășina conținută în material poate proteja materialul de abraziune și proteja suprafața acestuia de coroziunea chimică. Nu numai că, materialul poate fi folosit și ca liant pentru consolidarea fibrelor.
Datorită rezistenței ridicate și a texturii ușoare, materialele compozite FRP au fost utilizate pe scară largă în domeniul apărării, aviației și în alte domenii. În ultimii ani, gama de aplicații a acestui material a fost extinsă și a fost utilizată pentru fabricarea de mașini de lux, turbine eoliene, rezervoare de gaz natural comprimat și alte echipamente. De asemenea, principalii producători favorizează FRP datorită greutății sale ușoare, rezistenței ridicate și rigidității ridicate. Este un bun material ușor și, de asemenea, poate economisi energie în timpul transportului. În plus, datorită rezistenței, durabilității și structurii sale chimice, FRP a început să fie aplicat echipamentelor industriale, clădirilor și altor infrastructuri.
▶ Fabricarea materialelor compozite FRP
Procesul de fabricație a materialelor compozite din FRP necesită multă căldură și presiune pentru a realiza lipirea materialelor compozite.
▶ Pregătirea fibrelor
Pentru fabricarea fibrelor de carbon și a fibrelor de sticlă FRP, condițiile de temperatură ridicată sunt indispensabile. Fibra de carbon poate fi realizată prin carbonizarea fibrei poliacrilonitrilice, a pasului, a fibrei de viscoză sau a fibrelor fenolice. Fabricarea fibrelor de carbon include patru procese: filarea fibrelor, stabilizarea termică (pre-oxidare), carbonizarea și grafitizarea. Modificările chimice însoțitoare includ deshidrogenarea, ciclizarea, pre-oxidarea, oxidarea și dezoxidarea. Este transformat în&"; fibră albă GG"; printr-o serie de cuptoare cu temperatură ridicată și apoi transformate în&"; fibră neagră GG"; după oxidare și carbonizare. Fibra de sticlă este fabricată de cuptorul cu temperatură ridicată prin topire, extragere, înfășurare, țesere și alte procese, în funcție de cerințele specifice ale pieselor fabricate.
▶ Producția de piese
În prezent, există multe modalități de a procesa și produce piese din materiale compozite din FRP. În general, înainte sau în timpul prelucrării pieselor, fibrele de armare sunt amestecate cu polimeri și apoi plasate într-o matriță, iar piesele sunt transformate în forma finală prin stratificare și încălzire. Pentru unele părți cu mai multe margini și colțuri și forme mai complexe, fibra și rășina pot fi introduse în fanta matriței, strânse în materia primă și apoi încălzite. Pentru țevi și alte piese prelungite, fibra și rășina pot fi extrudate cu matriță și întărite la temperatură ridicată.
▶ Aplicarea materialului
Dacă procesul de preparare este îmbunătățit, costul de producție și densitatea energetică a materialelor compozite din FRP pot fi, de asemenea, reduse. Este utilizat pe scară largă în diferite aplicații pentru a realiza economii de energie și îmbunătățirea eficienței energetice.
Automobile: pentru industria auto, care se străduiește să obțină o greutate redusă, acest material este foarte important. Poate îmbunătăți eficiența energetică și economia de combustibil a vehiculelor, respectând în același timp standardele de siguranță. Dacă vehiculul obține o reducere a greutății cu 10%, economia sa de combustibil va crește cu 6-8%, ceea ce echivalează cu extinderea gamei de croazieră a unui vehicul electric pur cu 10%. Comparativ cu oțelul tradițional, fibra de sticlă FRP poate reduce masa cu 25-30%, în timp ce materialul compozit din fibră de carbon poate reduce masa cu 60-70%.
Turbină eoliană: materialul compozit din fibra de carbon FRP are o duritate ridicată, o greutate redusă și o rezistență puternică la oboseală. Poate reduce greutatea palelor turbinei și poate extinde lungimea lamelor, îmbunătățind astfel eficiența energetică a generării de energie eoliană. Începând din 2018, centralele eoliene ar putea deveni cel mai mare consumator de materiale compozite din fibra de carbon din FRP.
Rezervoare de stocare a gazelor naturale comprimate: Rezervoarele de stocare utilizate în vehicule trebuie să aibă o textură ușoară și o rezistență ridicată și pot stoca hidrogen și gaz natural. Deși materialul compozit din fibra de carbon din FRP îndeplinește cerințele rezervoarelor de stocare a vehiculelor și rezervoarelor de hidrogen de înaltă presiune, costul său este destul de ridicat.
Echipamente industriale: Datorită rezistenței ridicate la coroziune a acestui tip de material compozit, poate îmbunătăți performanțele echipamentelor și componentelor industriale. Acest material poate îmbunătăți performanța schimbătoarelor de căldură, ventilatoarelor, suflantelor și a altor echipamente, poate rezista la temperaturi ridicate, poate prelungi durata de viață a țevilor și rezervoarelor de stocare și poate îmbunătăți izolația electrică a echipamentelor mecanice.
Datorită performanțelor excelente ale materialului, pot beneficia alte industrii și echipamente conexe, cum ar fi construcțiile, drumurile și podurile, navele maritime și liniile de transmisie a energiei electrice.