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杂化复合材料:针对特定性能进行设计

来源:材料科技在线|

发表时间:2018-01-14

点击:486

PlastiComp 公司的杂化玻璃/碳复合物


尽管9月份的展会由于伊玛飓风而被取消,但是CAMX 2017仍取得了巨大的成功。重新安排的活动依然吸引了绝大多数原创参展商和超过6500名参观者(见我们的新闻项目,包括2017年的展会,https://www.compositesworld.com/news/camx-2017-a-strong-event)。展会后,我收到了AGY控股公司(美国南卡罗来纳州艾肯市)在CAMX上发表的一篇有趣的科技文的链接,这篇文章是由Craig Homrighausen,Scott Damron和Mike Palmer撰写,题目为“基于不连续的s-2玻璃和碳纤维增强尼龙的杂化复合材料”(这里是科技文的全文链接:https://www.agy.com/wp-content/uploads/2018/01/Hybidization-of-S2-and-Carbon-CAMX-Final-12-15-17.pdf)。这让我想到了杂化复合材料


两种材料(树脂和纤维)可以结合形成比任何一种原材料都更好的新材料,这是复合材料的定义。杂化复合材料会更进一步,通过结合三种或更多种材料从而使复合材料具有特定的,更好的性能(通常更好的经济性)。这个概念并不新奇,但是研究和开发在不断增长,混合动力车的使用也在不断扩大,特别是对成本敏感的汽车应用。例如,通过明智地将玻璃纤维与碳相结合,可以以更好的价格获得令人满意的机械性能。


正如AGY的论文中所说,通过将公司的商标S-2玻璃短纤维切短后与热塑性基质中的短碳纤维结合,可以改善耐冲击性,同时保持碳的承载能力(强度)和刚度下降最少。本文研究了随机纤维杂化材料,其中短S-2玻璃纤维与短碳纤维和尼龙-66在挤出复合过程中混合以生产共混物粒料。使用实验设计(DOE)方法,作者用一系列碳纤维和玻璃纤维体积注塑成型试验。结果表明,混合复合体系的最大强度,模量和弯曲强度的最佳组成是体积分数约12%的S-2玻璃纤维和3%碳纤维,或质量分数约23%的S-2玻璃纤维和5%的碳纤维。Izod缺口冲击试验也表明冲击性能有所改善。最低限度:这些杂化复合材料可用于强度和抗冲击性是关键设计驱动因素但硬度又不能低的应用。(如果你想了解更多的研究信息,请联系AGY的Iain Montgomery,电话:803 643 1101)。


以上所描述的这种杂化热塑性塑料是由几个供应商提供的,其中包括RTP公司(Winona,MN,US)和PlastiComp Inc(Winona,MN,US)。PlastiComp公司的市场营销经理Kirk Fratzke和副总裁兼首席运营官Eric Wollan说,PlastiComp公司已经提供品牌名称为Complort Hybrid的混合玻璃/碳热塑性模塑料。Wollan说:“使用玻璃作为一种经济稀释剂增加了冲击强度性能来抵消碳纤维的脆性。”Fratzke说,一般来说,PlastiComp公司已经发现,具有较低碳纤维重量百分比(5-15%)和中等玻璃纤维重量百分比(25-40%)的混合产品配方,这提供了对价格有利的最佳性能。该公司已经使用50K工业碳纤维粗纱作为标准12K的替代品进行了试验,显示能够节省成本。Wollan补充说,PlastiComp公司可以为客户的应用定制一种杂化物:“通过平衡价格和性能,我们可以创造最好的组合。”


这篇简短的综述甚至没有涉及到热固性杂化模塑料,就像来自美国密歇根州贝城市的复合材料集团(预混料/Hadlock 塑料/量子复合材料)的先进模塑料与碳和玻璃纤维的结合。当然,还有其他一些我不知道的,如果你有杂化复合材料,请联系我。另外,请关注CW的2018年2月期,Peggy Malnati的Focus on Design文章将讨论复杂的混合动力设计,将奔驰汽车与连续碳纤维,玻璃和钢材结合在一起。这是通过杂化优化复合材料,为大众市场的应用提供最好的品质。


文章来自Composites World网站,原文题目为Hybrid composites: tailoring for specific performance,由材料科技在线汇总整理。


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