Тканина з арамідного волокна

Препрег із арамідного волокна: еталон ударостійкості та стійкості до погодних умов у галузі високоефективних композитних матеріалів

У галузях, таких як аерокосмічна промисловість, залізничний транспорт, океанічне машинобудування та високотехнологічне обладнання, де існують суворі вимоги до експлуатаційних характеристик матеріалів, препрег із арамідного волокна став упередженим рішенням для заміни традиційних металевих матеріалів та звичайних композитів завдяки своїм винятковим комплексним характеристикам. Як передовий матеріал, що складається з тканини з арамідного волокна та високоефективної смолою матриці за допомогою спеціального процесу, він не лише повністю успадковує високу міцність і високий модуль пружності самого арамідного волокна, але й досягає синергетичного покращення стійкості до ударів, термостійкості та адаптивності до навколишнього середовища шляхом проникнення та затвердіння смоли. При цьому тканина з арамідного волокна має співвідношення щільності не менше 5% у складі матеріалу, що забезпечує повне використання виняткових механічних властивостей волокон і їх міцне зчеплення з полімерною матрицею, закладаючи міцний фундамент для загальних експлуатаційних характеристик матеріалу. Незалежно від того, чи йдеться про динамічні навантаження в екстремальних умовах експлуатації, чи про корозійне руйнування в складних середовищах, препрег із арамідного волокна демонструє стабільні та надійні характеристики, забезпечуючи ключову матеріальну підтримку безпечній роботі та подовженому терміну служби різного високотехнологічного обладнання.

Ключова перевага: багатовимірний прорив у продуктивності, адаптований до вимог жорстких умов експлуатації

1、 Виняткова стійкість до ударів, створення міцної лінії захисту безпеки

Стійкість препрегу з арамідного волокна до ударних навантажень є однією з його основних переваг порівняно з іншими композитними матеріалами, що досягається завдяки унікальній мікроструктурі арамідних волокон та науково обґрунтованим процесам композиції матеріалів. Молекулярні ланцюги арамідних волокон мають високоорієнтовану жорстку структуру з потужними міжмолекулярними силами. Коли на матеріал діють зовнішні ударні навантаження, волокна швидко поглинають і передають енергію. У той же час, за рахунок сил зчеплення між волокнами та полімерною матрицею, енергія удару розподіляється по всій системі матеріалу, запобігаючи пошкодженню матеріалу через локальну концентрацію напружень. Згідно з результатами випробувань авторитетних установ, за однакових умов поверхневої густини, міцність препрегу з арамідного волокна на удар перевищує міцність звичайного склопластиковго препрегу в 2–3 рази та міцність алюмінієвих сплавів — в 4–5 разів. У практичному застосуванні ці характеристики дають змогу цьому матеріалу відігравати незамінну роль у захисті кабін у авіаційно-космічній галузі, у конструкціях, стійких до зіткнень, для транспортних засобів залізничного транспорту, а також у захисних шарах бронеобладнання. Наприклад, використання препрегу з арамідного волокна в ключових частинах корпусів швидкісних потягів значно підвищує стійкість корпусу до ударів у разі раптових аварій, одночасно зменшуючи вагу конструкції та ефективно забезпечуючи безпеку пасажирів.

2、 Винятковий термічний стиск, підходить для екстремальних умов роботи при високих температурах

Гаряча стискальна міцність є ключовим показником здатності матеріалів витримувати стискальні навантаження при високих температурах, і препрег із арамідного волокна демонструє однаково високі результати за цим показником. Саме арамідне волокно має чудову термостійкість із температурою розкладання понад 370 ℃, і може довгий час зберігати стабільні механічні властивості в умовах нижче 200 ℃; після поєднання з спеціально модифікованою термостійкою полімерною матрицею загальна теплова стабільність препрегу ще більше покращується. У високотемпературних умовах 150–200 ℃ теплова стискальна міцність все ще зберігає понад 85% міцності при кімнатній температурі. Ця властивість дозволяє йому використовуватися для виготовлення конструкційних елементів у високотемпературних середовищах, таких як відсіки авіаційних двигунів, високотемпературні трубопроводи та футерівки промислових печей. Порівняно з традиційними термостійкими металевими матеріалами, препрег із арамідного волокна не лише має виняткову теплову стискальну міцність, але й значно меншу вагу (густина становить лише 1/3–1/5 від густини металевих матеріалів), що ефективно забезпечує легку конструкцію обладнання, зменшуючи енергоспоживання та експлуатаційні витрати. Крім того, у режимі циклічних температурних змін коефіцієнт теплового розширення препрегу із арамідного волокна є порівняно низьким, що робить його менш схильним до утворення тріщин від термічних напружень через коливання температури, що далі підвищує термін служби та надійність конструкційних елементів.

3、 Комплексна екологічна адаптивність і стійкість до складних та жорстких умов ерозії

Складне та жорстке середовище експлуатації є остаточним випробуванням продуктивності матеріалів. Препрег з арамідного волокна завдяки своїй комплексній пристосованості до навколишнього середовища демонструє високу стійкість у різних важких умовах, що конкретно проявляється в чотирьох основних характеристиках: стійкість до вологи та термоокисного старіння, корозії кислотами та лугами, стійкість до сольового туману та запобігання утворенню плісняви. Щодо властивостей при вологому тепловому старінні: після перебування в умовах температури 40 °C та відносної вологості 90% протягом 1000 годин показник збереження механічних властивостей матеріалу все ще перевищує 90%, що значно вище, ніж 70% у звичайних композитних матеріалів. Це дозволяє застосовувати матеріал у вологих районах Півдня, середовищах морської пари та інших подібних сценаріях; щодо стійкості до кислотно-лужної корозії — цей матеріал добре витримує дію сірчаної кислоти, соляної кислоти з концентрацією менше 30% та розчину гідроксиду натрію з концентрацією менше 50%. Після занурення на 72 години не спостерігається явних ознак корозії, тому матеріал можна використовувати для виготовлення антикорозійних покриттів хімічних трубопроводів та резервуарів для зберігання кислот і лугів; щодо стійкості до сольового туману — після 5000 годин випробувань у нейтральному сольовому тумані на поверхні матеріалу немає жодних ознак іржавіння чи відшарування, а механічні властивості суттєво не знижуються, що ідеально підходить для морських корозійних умов, таких як морські інженерні конструкції та обладнання офшорних вітроелектростанцій; щодо протигрибкових властивостей — матеріал пройшов випробування за стандартом GB/T 2423.16-2008 і має клас росту плісняви 0 (відсутність росту плісняви). Може використовуватися для корпусів зв'язкового обладнання, компонентів військового обладнання та інших сценаріїв у тропічних дощових лісах.

4、 Легкість і переваги формованих конструкцій, що сприяють інноваціям у проектуванні обладнання

У галузі високотехнологічного машинобудування легкість і формопластичність є ключовими вимогами для покращення продуктивності обладнання та гнучкості проектування, і саме в цьому армідований склотканина має суттєві переваги. Завдяки низькій густині самого арамідного волокна (густина близько 1,44 г/см³), загальна густина пропрегу з арамідного волокна становить лише 1,5–1,6 г/см³, що значно нижче за 2,7 г/см³ у алюмінієвих сплавів та 7,85 г/см³ у сталі. Наприклад, у конструкційних елементах у авіаційно-космічній галузі використання пропрегу з арамідного волокна замість традиційних металевих матеріалів дозволяє знизити вагу конструкційних елементів на 30–50%, тим самим зменшуючи витрати палива або енергії обладнанням і підвищуючи тривалість роботи. З точки зору формопластичності, пропрег з арамідного волокна можна обробляти на складні за формою конструкційні елементи за допомогою різних процесів, таких як формування, намотка та шарування, що дозволяє точно відповідати вимогам нерегулярного конструктивного проектування різноманітного обладнання. У той же час матеріал має добру стабільність розмірів під час процесу формування, а розмірна точність конструкційних елементів після формування є високою, без необхідності подальшої масштабної механічної обробки, що ефективно скорочує виробничий цикл і знижує витрати на виробництво. Крім того, переплетена структура тканини з арамідного волокна надає пропрегу добрих властивостей різання, що дозволяє нарізати матеріал на різні розміри та форми залежно від реальних потреб, ще більше підвищуючи гнучкість його використання.