थर्माप्लास्टिक कंपोझिटमध्ये मजबुतीकरण सामग्री

थर्माप्लास्टिक कंपोझिट मटेरियल म्हणजे काय?

अलिकडच्या वर्षांत, थर्माप्लास्टिक राळवर आधारित फायबर प्रबलित थर्माप्लास्टिक कंपोझिटचा विकास वेगवान आहे आणि जगात या प्रकारच्या उच्च कार्यक्षमतेच्या कंपोझिटचे संशोधन आणि विकास सुरू आहे. थर्मोप्लास्टिक कंपोझिट्स थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर (जसे की पॉलीथिलीन (पीई), पॉलीमाइड (पीए), पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (पीपीएस), पॉलीथर इमाइड (पीईआय), पॉलिथर केटोन (पीईके) आणि पॉलीथर इथर केटोन (पीईके) मॅट्रिक्स म्हणून, विविध सतत/डिसकॉन्टिनस फाइबर्स म्हणून बनविलेले कंपाइट मटेरियल, काच मजबुतीकरण साहित्य.

थर्मोप्लास्टिक लिपिड-आधारित कंपोझिटमध्ये प्रामुख्याने लांब फायबर प्रबलित ग्रॅन्युलर (एलएफटी) सतत फायबर प्रबलित प्रीप्रेग एमटी आणि ग्लास फायबर प्रबलित थर्माप्लास्टिक कंपोझिट (सीएमटी) समाविष्ट आहे. वेगवेगळ्या वापराच्या आवश्यकतेनुसार, राळ मॅट्रिक्समध्ये पीपीई-पीएपीआरटी, पीईएलपीसीपीईएस, पेकपी, पीए आणि इतर थर्माप्लास्टिक अभियांत्रिकी प्लास्टिकचा समावेश आहे आणि परिमाणात ग्लास ड्राई व्हिस्कोज एरिल फायबर आणि बोरॉन फायबर सारख्या सर्व संभाव्य फायबर प्रकारांचा समावेश आहे. थर्माप्लास्टिक रेझिन मॅट्रिक्स कंपोझिटच्या तंत्रज्ञानाच्या विकासासह आणि त्याच्या पुनर्वापरामुळे, या प्रकारच्या संमिश्र सामग्रीचा विकास वेगवान आहे. युरोप आणि अमेरिकेतील विकसित देशांमध्ये ट्री मॅट्रिक्स संमिश्र सामग्रीच्या एकूण प्रमाणात 30% पेक्षा जास्त थर्मल सुपरकॉम्पाऊंडमध्ये आहे.

थर्मोप्लास्टिक मॅट्रिक्स

थर्माप्लास्टिक मॅट्रिक्स एक प्रकारची थर्माप्लास्टिक सामग्री आहे, त्यात चांगले यांत्रिक गुणधर्म आहेत आणि उष्णता प्रतिकार आहे, विविध औद्योगिक पुरवठ्यांच्या निर्मितीमध्ये वापरला जाऊ शकतो. थर्माप्लास्टिक मॅट्रिक्स उच्च सामर्थ्य, उच्च उष्णता प्रतिकार आणि चांगले गंज प्रतिरोध द्वारे दर्शविले जाते.

सध्या, एव्हिएशन फील्डवर लागू केलेले थर्माप्लास्टिक रेजिन प्रामुख्याने उच्च तापमान प्रतिरोधक आणि उच्च कार्यक्षमता राळ मॅट्रिक्स आहेत, ज्यात पीईईके, पीपीएस आणि पीईआय सह. त्यापैकी, अनाकार पीईआय अर्ध-क्रिस्टलिन पीपीएसपेक्षा विमानाच्या संरचनेत अधिक प्रमाणात वापरला जातो आणि कमी प्रक्रिया तापमान आणि प्रक्रियेच्या किंमतीमुळे उच्च मोल्डिंग तापमानासह डोकावतो.

थर्मोप्लास्टिक रेझिनमध्ये यांत्रिक गुणधर्म आणि रासायनिक गंज प्रतिकार, उच्च सेवा तापमान, उच्च विशिष्ट सामर्थ्य आणि कठोरता, उत्कृष्ट फ्रॅक्चर टफनेस आणि नुकसान सहनशीलता, उत्कृष्ट थकवा प्रतिरोध, जटिल भूमितीय आकार आणि रचना, समायोज्य औष्णिक चालकता, पुनर्वापर, वेल्डिंग आणि दुरुस्ती वैशिष्ट्ये मध्ये समायोज्य थर्मल चालकता, पुनर्वापर, वेल्डिंग आणि दुरुस्ती वैशिष्ट्ये.

थर्माप्लास्टिक राळ आणि मजबुतीकरण सामग्रीपासून बनविलेले संमिश्र सामग्रीमध्ये टिकाऊपणा, उच्च कठोरपणा, उच्च प्रभाव प्रतिकार आणि नुकसान सहनशीलता असते. फायबर प्रीप्रेगला यापुढे कमी तापमानात, अमर्यादित प्रीप्रेग स्टोरेज कालावधीत संग्रहित करण्याची आवश्यकता नाही; शॉर्ट फॉर्मिंग सायकल, वेल्डिंग, उच्च उत्पादन कार्यक्षमता, दुरुस्ती करणे सोपे; कचरा पुनर्वापर केला जाऊ शकतो; उत्पादन डिझाइन स्वातंत्र्य मोठे आहे, जटिल आकारात बनविले जाऊ शकते, अनुकूलता आणि इतर अनेक फायदे तयार करतात.

मजबुतीकरण सामग्री

थर्माप्लास्टिक कंपोझिटचे गुणधर्म केवळ राळ आणि प्रबलित फायबरच्या गुणधर्मांवरच अवलंबून नाहीत, परंतु फायबर मजबुतीकरण मोडशी अगदी जवळून संबंधित आहेत. थर्माप्लास्टिक कंपोझिटच्या फायबर रीफोर्समेंट मोडमध्ये तीन मूलभूत फॉर्म समाविष्ट आहेत: शॉर्ट फायबर मजबुतीकरण, लांब फायबर मजबुतीकरण आणि सतत फायबर मजबुतीकरण.

सर्वसाधारणपणे, मुख्य प्रबलित तंतू 0.2 ते 0.6 मिमी लांबीचे असतात आणि बहुतेक तंतू व्यास 70μm पेक्षा कमी असतात, मुख्य तंतू पावडरसारखे दिसतात. शॉर्ट फायबर प्रबलित थर्माप्लास्टिक सामान्यत: वितळलेल्या थर्माप्लास्टिकमध्ये तंतू मिसळून तयार केले जातात. मॅट्रिक्समधील फायबरची लांबी आणि यादृच्छिक अभिमुखता चांगले ओले मिळविणे तुलनेने सोपे करते. लांब फायबर आणि सतत फायबर प्रबलित सामग्रीच्या तुलनेत, मेकॅनिकल गुणधर्मांमध्ये कमीतकमी सुधारणांसह शॉर्ट फायबर कंपोझिट तयार करणे सर्वात सोपा आहे. स्टेपल फायबर कंपोझिट्स अंतिम घटक तयार करण्यासाठी मोल्ड केले किंवा बाहेर काढले जातात कारण मुख्य तंतूंचा तरलतेवर कमी परिणाम होतो.

लांब फायबर प्रबलित कंपोझिटची फायबर लांबी साधारणत: 20 मिमी असते, जी सामान्यत: सतत फायबरने राळमध्ये ओले केले जाते आणि विशिष्ट लांबीमध्ये कापले जाते. वापरली जाणारी सामान्य प्रक्रिया म्हणजे पुलट्र्यूजन प्रक्रिया, जी फायबर आणि थर्मोप्लास्टिक राळचे सतत फिरणारे मिश्रण एका विशेष मोल्डिंग डायद्वारे रेखाटून तयार केले जाते. सध्या, लांब फायबर प्रबलित पीईईके थर्माप्लास्टिक कंपोझिटचे स्ट्रक्चरल गुणधर्म 200 एमपीएपेक्षा जास्त पोहोचू शकतात आणि एफडीएम प्रिंटिंगद्वारे मॉड्यूलस 20 जीपीएपेक्षा जास्त पोहोचू शकतात आणि इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे गुणधर्म अधिक चांगले असतील.

सतत फायबर प्रबलित कंपोझिटमधील तंतू "सतत" असतात आणि काही मीटर ते कित्येक हजार मीटर पर्यंत लांबी बदलतात. सतत फायबर कंपोझिट्स सामान्यत: लॅमिनेट्स, प्रीप्रेग्स किंवा ब्रेडेड फॅब्रिक्स इत्यादी प्रदान करतात, इच्छित थर्माप्लास्टिक मॅट्रिक्ससह सतत तंतू गर्भवती करून तयार केले जातात.

फायबर-प्रबलित कंपोझिटची वैशिष्ट्ये काय आहेत

फायबर प्रबलित कंपोझिट प्रबलित फायबर मटेरियलपासून बनविलेले असते, जसे की ग्लास फायबर, कार्बन फायबर, अरॅमिड फायबर आणि मॅट्रिक्स मटेरियल वारा, मोल्डिंग किंवा पुलट्र्यूजन मोल्डिंग प्रक्रियेद्वारे. वेगवेगळ्या मजबुतीकरण सामग्रीनुसार, सामान्य फायबर प्रबलित कंपोझिट्स ग्लास फायबर प्रबलित कंपोझिट (जीएफआरपी), कार्बन फायबर प्रबलित कंपोझिट (सीएफआरपी) आणि अरामीड फायबर प्रबलित कंपोझिट (एएफआरपी) मध्ये विभागले जाऊ शकतात.

फायबर प्रबलित कंपोझिटमध्ये खालील वैशिष्ट्ये आहेत:

(१) उच्च विशिष्ट सामर्थ्य आणि मोठे विशिष्ट मॉड्यूलस;

(२) भौतिक गुणधर्म डिझाइन करण्यायोग्य आहेत;

()) चांगला गंज प्रतिकार आणि टिकाऊपणा;

()) थर्मल विस्ताराचे गुणांक कॉंक्रिटसारखेच आहे.

या वैशिष्ट्यांमुळे एफआरपी सामग्री आधुनिक संरचनांच्या विकासाची आवश्यकता मोठ्या कालावधीत, भारी, भारी भार, हलकी आणि उच्च सामर्थ्य आणि कठोर परिस्थितीत काम करू शकते, परंतु आधुनिक बांधकाम औद्योगिकीकरणाच्या विकासाची आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी, म्हणूनच विविध नागरी इमारती, पूल, महासागर, महासागर, हायवे, हायड्रॉलिक स्ट्रक्चर्स आणि इतर क्षेत्रांमध्ये याचा अधिकाधिक वापर केला जातो.

थर्माप्लास्टिक कंपोझिटमध्ये विकासाची उत्तम शक्यता असते

अहवालानुसार, जागतिक थर्माप्लास्टिक कंपोझिट मार्केट 2030 पर्यंत 66.2 अब्ज अमेरिकन डॉलर्सपर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे, ज्याच्या अंदाज कालावधीत कंपाऊंड वार्षिक वाढीचा दर 7.8% आहे. या वाढीचे श्रेय एरोस्पेस आणि ऑटोमोटिव्ह क्षेत्रातील वाढत्या उत्पादनांच्या मागणीला आणि बांधकाम क्षेत्रातील घातांकीय वाढीस दिले जाऊ शकते. निवासी इमारती, पायाभूत सुविधा आणि पाणीपुरवठा सुविधांच्या बांधकामात थर्माप्लास्टिक कंपोझिटचा वापर केला जातो. उत्कृष्ट सामर्थ्य, कठोरपणा आणि रीसायकल आणि रीमोल्ड करण्याची क्षमता यासारख्या गुणधर्मांमुळे थर्माप्लास्टिक कंपोझिट तयार करण्यासाठी अनुप्रयोग तयार करण्यासाठी आदर्श बनतात.

थर्मोप्लास्टिक कंपोझिटचा वापर स्टोरेज टाक्या, हलके वजनाची रचना, विंडो फ्रेम, टेलिफोन पोल, रेलिंग्ज, पाईप्स, पॅनेल्स आणि दारे तयार करण्यासाठी देखील केला जाईल. ऑटोमोटिव्ह उद्योग हा एक महत्त्वाचा अनुप्रयोग क्षेत्र आहे. उत्पादक लाइटवेट थर्माप्लास्टिक कंपोझिटसह धातू आणि स्टीलची जागा बदलून इंधन कार्यक्षमता सुधारण्यावर लक्ष केंद्रित करीत आहेत. कार्बन फायबर, उदाहरणार्थ, स्टीलइतके पाचवे वजनाचे वजन आहे, जेणेकरून ते वाहनाचे एकूण वजन कमी करण्यास मदत करते. युरोपियन कमिशनच्या म्हणण्यानुसार, कारसाठी कार्बन उत्सर्जन कॅपचे लक्ष्य २०२24 पर्यंत प्रति किलोमीटर प्रति किलोमीटर ते grams grams ते grams grams ते grams grams पर्यंत वाढविले जाईल, ज्यामुळे ऑटोमोटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग उद्योगात थर्माप्लास्टिक कंपोझिटची मागणी वाढेल.

थर्माप्लास्टिक कंपोझिटची शक्यता प्रचंड आहे आणि घरगुती उत्पादक संशोधन आणि विकासात मोठ्या प्रमाणात गुंतवणूक करीत आहेत. आम्हाला आशा आहे की भविष्यात प्रत्येकाच्या संयुक्त प्रयत्नांसह, घरगुती संमिश्र तंत्रज्ञान आंतरराष्ट्रीय आघाडीच्या स्थितीत असू शकते.