تعد البوليمرات إحدى المواد الأكثر استخدامًا والمعروفة في القرن الحادي والعشرين. ومع ذلك، فإن البوليمرات النقية ليست كافية للاستخدام في الصناعات التي تتطلب قوة كبيرة ومقاومة ممتازة للحرارة. ونتيجة لذلك، فإن المواد المركبة البلاستيكية الحرارية هي المواد المفضلة، وسيتطلب إنشاء هذه المواد الجديدة التغلب على العقبات مثل الاستهلاك العالي للطاقة، وتكاليف المواد الباهظة، والموثوقية، وقابلية إعادة التدوير.

ألياف الكربون (CF) جذبت انتباه الباحثين بسبب خصائصها الممتازة مثل الوزن الخفيف وقوة تحمل درجات الحرارة العالية والكثافة المنخفضة والمعامل العالي والمقاومة الكيميائية الجيدة. CF هي أيضًا مادة فريدة ذات نسبة عالية من القوة إلى الوزن، وسمية منخفضة، وقابلة لإعادة التدوير، وغير قابلة للتآكل، ومقاومة جيدة للتآكل. بشكل عام، يتمتع CF بخصائص كهربائية وفيزيائية وميكانيكية وحرارية كبيرة.

تشير المادة المركبة لدن بالحرارة إلى بوليمر لدن بالحرارة (مثل البولي إيثيلين (PE)، والبولي أميد (PA)، وكبريتيد البولي فينيلين (PPS)، والبولي إيثيريميد (PEI)، والبولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) كمصفوفة، مع مجموعة متنوعة من الألياف المستمرة/المتقطعة (مثل ألياف الكربون والألياف الزجاجية) ، الخ) كتعزيز للمادة المركبة.

تتمتع مركبات اللدائن الحرارية المقواة بألياف الكربون (CFRTP) بخصائص حرارية وميكانيكية وكهربائية ممتازة، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في تطبيقات البناء والتشييد والنقل البحري والسيارات والسلع الرياضية والطائرات.

تعتبر ألياف الكربون مادة واعدة لتعزيز مادة البوليمر. هناك عدة أنواع من مواد CF اعتمادًا على سلائفها/موادها الأولية، وخصائصها، ودرجات حرارة المعالجة في مرحلة المعالجة الحرارية. يمكن أيضًا تصنيف التليف الكيسي وفقًا للألياف المتقطعة والمستمرة (اتجاه الألياف داخل المصفوفة) أو طولها. ونتيجة لذلك، تنتج العديد من الشركات المصنعة أنواعًا مختلفة من التليف الكيسي.

على سبيل المثال، يتم استخدام المواد المركبة المعتمدة على ألياف متقطعة في التطبيقات ذات الحجم الكبير حيث يلزم أن تكون الخصائص متناحية الخواص تقريبًا. من ناحية أخرى، تُستخدم المركبات القائمة على الألياف المستمرة على نطاق واسع في التطبيقات ذات الحجم المنخفض حيث تتطلب خصائص ميكانيكية أعلى في أحد الاتجاهين أو كليهما، مثل عوارض الدعم، وألواح الصدمات، والاحتواء.

تحتوي مركبات ألياف الكربون القائمة على راتنجات اللدائن الحرارية على تبلور وانتقال زجاجي أثناء المعالجة، في حين أن مركبات ألياف الكربون القائمة على راتنجات اللدائن الحرارية لها تفاعلات ربط وعلاج. من وجهة نظر صعوبة العملية، فإن مركب ألياف الكربون البلاستيك الحراري أكثر صعوبة في التسلل من مركب ألياف الكربون الحراري في عملية التحضير، ولكن في الوقت نفسه، المزايا واضحة أيضًا: لديها دورة صب قصيرة، وتأثير جيد. مقاومة، قابلة للحام، يمكنها تحقيق القولبة الثانوية، وحرية عالية للتصميم الهيكلي.

تتميز الأجزاء المختلفة المصنوعة من المواد المركبة البلاستيكية الحرارية المقواة بألياف الكربون بمزايا الكثافة المنخفضة والقوة العالية والمتانة العالية نسبيًا وإعادة التدوير وإعادة الاستخدام، ولها نطاق واسع من آفاق التطبيق في مجالات الطيران والجيش والآلات المتطورة والمجالات الطبية وغيرها. .

خمسة مركبات رئيسية من اللدائن الحرارية المقواة بألياف الكربون

1. ألياف الكربون المقواة PPS
PPS عبارة عن راتينج لدن بالحرارة شبه بلوري يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للتآكل الكيميائي ومثبطات اللهب وما إلى ذلك. طريقة التعزيز بألياف الكربون لها أيضًا تأثير واضح جدًا على أداء PPS. في نطاق أقل من 50%، كلما زادت نسبة حجم ألياف الكربون في المادة المركبة بالحرارة، زادت الخواص الميكانيكية للمادة المركبة.

(با + لكف)

4. مادة مركبة من ألياف الكربون المعززة ببولي إيثر إيثر كيتون (PEEK)
مركب PEEK المقوى بألياف الكربون هو نوع من المواد المركبة مع البلاستيك الهندسي الخاص بولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) كمصفوفة راتينج الطور المستمر وألياف الكربون (CF) كتعزيز طور مشتت. في الوقت الحاضر، تُستخدم مركبات اللدائن الحرارية المعززة بألياف الكربون في الغالب في مجالات الطيران والأقمار الصناعية والمجالات العسكرية وغيرها.

5. المواد المركبة CF/PEI
PEI هو نوع من البوليمر غير المتبلور عالي الأداء مع خصائص ميكانيكية ممتازة، وعزل كهربائي، ومقاومة للإشعاع، ومقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة ومقاومة التآكل. تتميز مركبات CF/PEI ذات اتجاهات CF المختلفة بخصائص احتكاك مختلفة ومعامل شد ومتانة وإجهاد. من خلال عملية التعديل، يمكن تحسين الواجهة بين مصفوفة CF وPEI، بحيث يتم تقليل عدد الألياف المسحوبة عند كسر المادة بشكل كبير، كما يتم تقليل قوة الشد وقوة الخضوع ومعامل المرونة ومعامل المرونة لـ CF/PEI تم تحسين المركب.



في الوقت الحاضر، تظهر المركبات البلاستيكية الحرارية نضجًا ملحوظًا وابتكارًا في الحالة التقنية. وقد تم استخدام هذه المواد على نطاق واسع في العديد من الصناعات بسبب خصائصها الفريدة مثل الوزن الخفيف والقوة العالية وقابلية إعادة التدوير ومرونة المعالجة. بدأت الدول الأجنبية في استخدامه على نطاق واسع. مزودو المواد ممثلين بـ TenCate، وVictrex، وما إلى ذلك، ومقدمو معدات التشغيل الآلي ممثلين بـ Automated Dynamics، ووحدات أبحاث التصنيع الممثلة بـ KVE، وTPRC، وFOKKER، وما إلى ذلك. وقد تطورت مؤسسات تطبيقات الطيران التي تمثلها Airbus وBoeing بشكل منهجي وأصبحت تقنياتها متزايدة. ممتاز. وفي الوقت نفسه، يظهر الاتجاه الحالي أن المركبات البلاستيكية الحرارية تتطور في اتجاه أداء أفضل وتكلفة أقل وحماية أكبر للبيئة. وتلعب هذه المواد دورًا متزايد الأهمية، خاصة في مجالات الطيران وتصنيع السيارات والبناء والإلكترونيات.