Los polímeros son uno de los materiales más utilizados y conocidos del siglo XXI. Sin embargo, los polímeros puros no son suficientes para su uso en industrias que requieren gran resistencia y excelente resistencia al calor. Como resultado, los compuestos termoplásticos son los materiales preferidos y la creación de estos nuevos materiales requerirá superar obstáculos como el alto consumo de energía, los elevados costos de los materiales, la confiabilidad y la reciclabilidad.

La fibra de carbono (CF) ha atraído la atención de los investigadores debido a sus excelentes características, como peso ligero, resistencia a altas temperaturas, baja densidad, alto módulo y buena resistencia química. CF también es un material único con una alta relación resistencia-peso, baja toxicidad, reciclable, no corrosivo y buena resistencia al desgaste. En general, el CF tiene importantes propiedades eléctricas, físicas, mecánicas y térmicas.

El material compuesto termoplástico se refiere al polímero termoplástico(como polietileno (PE), poliamida (PA), sulfuro de polifenileno (PPS), polieterimida (PEI) y poliéter éter cetona (PEEK) como matriz, con una variedad de fibras continuas/discontinuas (como fibra de carbono, fibra de vidrio , etc.) como refuerzo del material compuesto.

Los compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono (CFRTP) tienen excelentes propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas, lo que los hace ampliamente utilizados en aplicaciones de edificación y construcción, marítimas, automotrices, de artículos deportivos y aeronáuticas.

La fibra de carbono es un material prometedor para reforzar la matriz polimérica. Existen varios tipos de materiales CF dependiendo de sus precursores/materias primas, propiedades y temperaturas de procesamiento en la etapa de tratamiento térmico. Las CF también se pueden clasificar según fibras discontinuas y continuas (la orientación de las fibras dentro de la matriz) o su longitud. Como resultado, muchos fabricantes producen diferentes tipos de FQ.

Por ejemplo, los compuestos basados ​​en fibras discontinuas se utilizan en aplicaciones de gran volumen donde se requiere que las propiedades sean casi isotrópicas. Por otro lado, los compuestos continuos a base de fibra se utilizan ampliamente en aplicaciones de bajo volumen donde se requieren propiedades mecánicas más altas en una o ambas direcciones, como vigas de soporte, placas de impacto y contención.

Los compuestos de fibra de carbono a base de resina termoplástica tienen cristalización y transición vítrea durante el procesamiento, mientras que los compuestos de fibra de carbono a base de resina termoestable tienen reacciones de reticulación y curado. Desde el punto de vista de la dificultad del proceso, el compuesto de fibra de carbono termoplástico es más difícil de infiltrar que el compuesto de fibra de carbono termoestable en el proceso de preparación, pero al mismo tiempo, las ventajas también son obvias: tiene un ciclo de moldeo corto, buen impacto resistencia, soldable, puede realizar moldeado secundario y alta libertad de diseño estructural.

Varias piezas fabricadas con materiales compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono tienen las ventajas de baja densidad, alta resistencia, tenacidad relativamente alta, reciclaje y reutilización, y tienen una amplia gama de perspectivas de aplicación en los campos aeroespacial, militar, de maquinaria de alta gama, médico y otros. .

Cinco principales compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono

1. PPS reforzado con fibra de carbono
PPS es una resina termoplástica semicristalina con excelentes propiedades mecánicas, resistencia a la erosión química, retardante de llama, etc. El método de refuerzo de la fibra de carbono también tiene un efecto muy evidente en el rendimiento del PPS. En el rango inferior al 50 %, cuanto mayor sea la proporción de volumen de fibra de carbono en el material compuesto termoplástico, mayores serán las propiedades mecánicas del material compuesto.

(PA+LCF)

4. material compuesto de poliéter éter cetona (PEEK) reforzado con fibra de carbono
El compuesto de PEEK reforzado con fibra de carbono es un tipo de material compuesto con poliéter éter cetona (PEEK) de plástico especial de ingeniería como matriz de resina de fase continua y fibra de carbono (CF) como refuerzo de fase dispersa. En la actualidad, los compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono continua se utilizan principalmente en los campos aeroespacial, satelital, militar y otros.

5. Material compuesto CF/PEI
PEI es un tipo de polímero amorfo de alto rendimiento con excelentes propiedades mecánicas, aislamiento eléctrico, resistencia a la radiación, resistencia a altas y bajas temperaturas y resistencia al desgaste. Los compuestos CF/PEI con diferentes orientaciones CF tienen diferentes propiedades de fricción, módulo de tracción, tenacidad y deformación. A través del proceso de modificación, se puede mejorar la interfaz entre la matriz CF y PEI, de modo que la cantidad de fibras extraídas cuando el material se rompe se reduce considerablemente y la resistencia a la tracción, el límite elástico, el módulo elástico y el coeficiente elástico de CF/PEI. Los compuestos se mejoran.



En la actualidad, los compuestos termoplásticos muestran una notable madurez e innovación en el estado técnico. Estos materiales se han utilizado ampliamente en varias industrias debido a sus propiedades únicas, como peso ligero, alta resistencia, reciclabilidad y flexibilidad de procesamiento. Los países extranjeros han comenzado a utilizarlo a gran escala. Proveedores de materiales representados por TenCate, Victrex, etc., proveedores de equipos de automatización representados por Automated Dynamics y unidades de investigación de fabricación representadas por KVE, TPRC, FOKKER, etc. Las empresas de aplicaciones de aviación representadas por Airbus y Boeing se han desarrollado sistemáticamente y sus tecnologías se han vuelto cada vez más perfecto. Al mismo tiempo, la tendencia actual muestra que los compuestos termoplásticos se están desarrollando hacia un mejor rendimiento, menores costos y una mayor protección ambiental. Especialmente en la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles, la construcción y la electrónica, estos materiales están desempeñando un papel cada vez más importante.