Термопластики с короткими углеродными волокнами, усиленные электронным пучком

[19459007

Полимеры, усиленные углеродными волокнами, сочетают в себе малый вес и прочность. Они также претендуют на получение значительных «зеленых» сертификатов, поскольку они менее требовательны к ресурсам во время производства и использования, и их легко перерабатывать.

Хотя механические свойства ламинатов с непрерывным волокном являются достаточно конкурентоспособными для применения в автомобилях и авиакосмической промышленности, композиты, усиленные короткими углеродными волокнами, могут быть привлекательными для быстрого изготовления и даже для 3D-печати для применений с более умеренными требованиями прочности.

Следовательно, существует сильный интерес к улучшению механических свойств термопластов, армированных короткими волокнами, для использования потенциала этих материалов. Ласло Сабо, Кэндзи Такахаши и его коллеги из Университета Канадзава и Технологического института Канадзава в настоящее время показали, что облучение коротких углеродных волоконных термопластов электронным пучком может улучшить их механические свойства.

Углепластик с использованием термопластика на основе целлюлозы. (Фото предоставлено Университетом Канадзава)

Ученые сузили свои исследования до термопластичных полимеров, чтобы последующий композит мог быть легко переработан и перемонтирован в другие структуры. Имея в виду экологические опасения, они сконцентрировали исследование на пропионате целлюлозы на биологической основе для композитной матрицы.

Их исследования включали изучение влияния облучения электронным пучком на прочность полимеров, функционализированных сложными эфирами для усиления сшивки и улучшенных углеродными волокнами, а также различными формами во время облучения (гранулы и гантели) и коротких и длинных экструзионных сопел. .

Несмотря на то, что ученым удалось показать уровень контроля сшивания под воздействием излучения с применением функционализирующих сложных эфиров, это не всегда было выгодно для механических свойств, особенно когда сеть полимеров блокировала подвижность волокон.

Кроме того, говорят, что существует минимальная длина углеродного волокна, ниже которой их добавка компенсирует, а не повышает прочность композита на растяжение, поскольку их присутствие приводит к образованию трещин.

Независимо от возможных недостатков включения углеродного волокна и сшивки, вызванной облучением, ученые узнали, что облучение гранул из короткоуглеродного композитного волокна делает их более прочными.

Дополнительные исследования показали, что облучение усиливало и удлиняло углеродные волокна, в то время как облучение гранул и создание гантелей из гранул оставляло достаточно несшитую полимерную матрицу для некоторой подвижности углеродного волокна, чтобы ослабить напряжения. Более короткое сопло также уменьшало эффекты, которые минимизируют углеродное волокно во время экструзии.

«Композит сохраняет свой потенциал для вторичной переработки (т.е. все еще термопластичен), а обработка практически не содержит химикатов», сообщают ученые. В дальнейшем работа может включать дополнительную механическую характеристику материала.

Source link