← Terug naar categorie Kleefstoffen, afdichtingsmiddelen en harsen

Huntsman definieert de matrix norm voor prepregs

Composites CarbonWheel

Prepreg composieten, die in de lucht-en ruimtevaart en de prestaties sectoren zoals Formule 1 eenmaal gangbaar waren, zijn steeds vaker in vele sectoren van de composieten industrie voor hun gebruiksgemak, consistente eigenschappen, een hoge kwaliteit afwerking en de ruime keuze aan soorten die zijn nu beschikbaar.

Hier, Philippe Christou, hoofd van de Europese Technische ondersteuning voor Huntsman Advanced Materials, gaat in op de meest recente ontwikkelingen en de belangrijkste kenmerken van de prepreg matrix bij het aanpakken van hoe prepregs evolueren naar nieuw ontwerp vrijheden en optimale prestaties bieden.

Waarom prepreg?
Een prepreg samengesteld uit een vezelversterking materiaal, gewoonlijk in stof, roving of unidirectionele vorm vooraf geïmpregneerd met een hars matrix in gecontroleerde hoeveelheden.

Prepreg-fabrikanten (prepreggers) transporteren het geformuleerde harssysteem gedeeltelijk naar een B-stadium, waardoor fabrikanten prepregs in een "halfvaste" vorm krijgen, waardoor ze verschillende lagen kunnen leggen, de uitharding met warmte en druk kunnen voltooien en de afwerking kunnen verkrijgen samengesteld deel.

De voorgemengde vezel en hars voordelig in die een zeer schone en gecontroleerde lamineerproces met kant-en-klare materialen voor de productie van samengestelde delen.

De strenge controle van het harsgehalte en de dispersie elimineert variaties in het vezelgehalte en de opbouw van harsintensieve gebieden in de voorontkalker. Dit is essentieel voor de levering van zeer nauwkeurige en uniforme gewichtsverhoudingen en uiteindelijk voor het bereiken van de gewenste eigenschappen van de uiteindelijke composietcomponent.

Gereduceerde arbeidskosten en recent materiaal ontwikkelingen hebben prepreg technologieën veranderd in een commercieel haalbare optie.

Hoewel de initiële kosten van prepreg-materialen hoger zijn dan die voor natte lay-upverwerking, kan worden betoogd dat de hoge mate van controle die wordt geboden deze kosten compenseert. Met prepregs wordt de arbeid geassocieerd met handmatige bevochtigingsprocessen verwijderd en aangezien de hars vooraf geïmpregneerd is, is het werk dat betrokken is bij het herverdelen van de hars aanzienlijk minder. Schoonmaakoperaties en de daarmee gepaard gaande tijd en kosten worden ook verminderd.

Typische toepassingen prepreg
Van de markten voor grote geavanceerde composiet onderdelen, waaronder de marine, wind en de algemene industrie (met toepassingen zoals wind-bladen, masten, en drukvaten en tanks) tot de massa auto-en sport en vrije tijd (met producten, waaronder auto-blad veren, ski's en fietsen bijvoorbeeld), zijn prepregs wint steeds bredere acceptatie en het tonen van echte prestaties voordelen in een breed scala van lichtgewicht constructies.

De rol van de harsmatrix
Er zijn veel verschillende soorten vezels versterkingen en geavanceerde harsmatrix die kunnen worden geselecteerd.

Om de noodzakelijke gecontroleerde omgeving voor de productie van de prepreg vast te stellen, is het belangrijk om de 'component composite' value chain en de rol van mening dat de matrix componenten, formulering en verwerking spelen in het bereiken van de beste prestaties.

De formulering voor prepreg composieten bevatten alle of meerdere van de volgende:

Hars (en) Hoofdarchitectuur
Verharder (s) Ondersteuning van architectuur
Versneller (s) Reactiviteitshulpmiddel
Modifier (s) Prestatiemodificatie
Additief (en) Hulpstoffen voor verwerking

De meeste samengestelde processen hebben een combinatie van hars en verharder (of verharder) met een versterkende vezel, die ook een oplosmiddel kan bevatten. Warmte en druk worden meestal gebruikt om de prepreg in een voltooid deel te vormen en uit te harden.

De hars houdt de versterkingsvezels vast en beschermt deze, waardoor de transmissie en verdeling van de lading naar alle filamenten wordt gegarandeerd, terwijl ook de temperatuur en chemische weerstand worden gegarandeerd. De verharder werkt als een polymerisatiemiddel voor de hars door de reactieve groepen van de hars te verbinden en hun reactiesnelheid te regelen. Ze spelen dus een belangrijke rol bij het bepalen van de prestatiekenmerken van het voltooide onderdeel.

Bovendien geeft de wapening sterkte en andere vereiste eigenschappen. In sommige gevallen zijn versnellers, modifiers en additieven opgenomen om de prestaties van het matrixsysteem te optimaliseren. Versnellers helpen bijvoorbeeld om uithardingstijden te wijzigen en modifiers verhogen de weerstand tegen scheurpropagatie.

Een formule voor succes
De harsmatrix wordt geformuleerd door de hars, verharder en andere materiaalcomponenten handmatig in een klein mengvat te mengen, of voor grotere processen worden de componenten in een mengvat gepompt. Het prepregeringsproces wordt vervolgens ondernomen om de harsmatrix in de versterking te impregneren. Hierna moet de prepreg vaak in de koude opslag worden geplaatst om te voorkomen dat een chemische reactie optreedt voordat de prepreg wordt gebruikt voor de productie.

Prestatie-optimalisatie

Versterking is er in verschillende vormen; Onderdelen die een hoge sterkte en stijfheid in één richting nodig hebben (bijv. jachtmasten, ski's of windbladen) zullen typisch bestaan ​​uit unidirectionele strips. Andere structuren, die sterkte en stijfheid in meerdere richtingen vereisen, hebben echter meer kans om versterking toe te passen met een onbeperkte laagoriëntatie, zoals multi-axiale niet-krimpvezel.

Het is daarom belangrijk dat de matrix architectuur nauwkeurig worden ontworpen gewichtsverdeling en flexibiliteit te optimaliseren met betrekking tot een of meerdere richtingen en de toepassing van de geselecteerde wapening.

Thermoharders in plaats van thermoplastische materialen worden meestal gebruikt in prepreg-composietproductie waarbij epoxyhars de primaire chemie van keuze vertegenwoordigt. Andere omvatten fenol-, bismaleimide- en cyanaatesters.

Als hoofdbestanddeel moet de hars een voldoende lage viscositeit bieden om formulering en ontwikkeling mogelijk te maken, waardoor luchtverwijdering tijdens verwerking en uitharding bij specifieke temperaturen / tijden wordt vergemakkelijkt. Het moet ook uitstekende kleef- en lakeneigenschappen bieden, waardoor de prepreg goed kan worden gevormd met behoud van vezeloriëntatie zonder het risico van bewegen tijdens de verwerking.

Het aanpakken van de marktvraag

Temperatuurbestendigheid is naar voren gekomen als een belangrijk doelwit voor de huidige prepregs. In de markt voor massatransport bijvoorbeeld, om meer geavanceerde composiettoepassingen in de nabijheid van een motor te introduceren, is er een vereiste voor verbeterde hittebestendigheid.

Om de prestaties overeenkomen met de eis, de bewijslast ligt op het houden van volledige controle van de uitharding kinetiek van het systeem zonder enige offers aan een andere verwerkingsmogelijkheden, zoals lange latentie, of uiteindelijke eigenschappen van de prepreg's.

Het onderhouden en vergroten van thermische weerstand, terwijl het verstrekken van aanvullende prestaties voordelen is altijd al een van de belangrijkste focus voor Huntsman, van de wetenschappers die nieuwe moleculen te ontdekken om de productie specialisten die concepten brengen aan commerciële moleculen.

Om dit engagement te illustreren, kan het volgende bewezen producten worden benadrukt:

· Tri-functionele, epoxyhars van het TGHPM-type Tactix® 742 biedt een hogere weerstand tegen glasovergangstemperatuur dan andere harsen. Deze vaste hars is compatibel met andere epoxyharsen, vertoont een vrij lage viscositeit bij verhitting op gemiddelde temperaturen en kan gemakkelijk worden verwerkt tot prepreg-formuleringen die zijn ontworpen voor toepassingen bij hoge temperaturen

· Op dyclopentadiene gebaseerd, novolac epoxy Tactix® 556 presenteert een lagere vochtopname dan veel multifunctionele epoxies die vaak worden gebruikt in geavanceerde composieten - waardoor het ideaal is voor gebruik waar het behoud van eigenschappen onder warme en natte omstandigheden van cruciaal belang is

· Solide latente verharders en versnellers, Aradur® 976 bijvoorbeeld, bieden een lange latentie in combinatie met hoge thermische en mechanische prestaties die de ontwikkeling van formules met hoge thermische weerstand ondersteunen

· Aradur® 3123 en Aradur® 1167 kunnen fungeren als verharders of als versnellers met een hoog latency en snap-cure-gedrag boven 110 ° C


Samengevat

Hier hebben we gekeken naar de elementen die de standaard definiëren voor prepreg-matrices. Omdat de acceptatie van prepregs blijft groeien als een materiaal van keuze voor massaproductie in een verscheidenheid aan commerciële toepassingen, zullen er nog grotere efficiëntieseisen worden gesteld en zullen verdere investeringen in materiaalinnovatie noodzakelijk zijn.

Gebruikmakend van onze kerncompetenties in synthese en formulering, is dit een uitdaging die Huntsman wil ontmoeten. Inderdaad, de moleculen voor morgen zijn al 'aan het koken' in de ontwerpfase in Huntsman's R & T-laboratoria.

www.huntsman.com / advanced_materials

Patricia Albisser

Huntsman Advanced Materials (Zwitserland) GmbH
K-401.5.77
Klybeckstrasse 200
CH-4057 Basel
Zwitserland
Telefoon: + 41-61-299 2664
Fax: + 41-61-966 8130
E-mail: [Email protected]

Huntsman Advanced Materials

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.