Penyelesaian untuk Isu Pembasahan Resin dalam Komposit Fabrik Aramid Karbon dan Kesan terhadap Kandungan Lompang dan Prestasi Mekanikal

I. Kerumitan Komposit Hibrid

The kain aramid karbon komposit hibrid ialah bahan yang direka bentuk untuk persekitaran yang melampau, menawarkan kekukuhan dan kekuatan gentian karbon yang tinggi digabungkan dengan rintangan hentaman yang luar biasa dan toleransi kerosakan gentian aramid. Campuran ini penting dalam sektor teknikal seperti kejuruteraan aeroangkasa, pembuatan automotif dan peralatan sukan berprestasi tinggi. Walau bagaimanapun, pembuatan komponen hibrid ini memberikan halangan teknikal yang ketara: tenaga permukaan rendah semulajadi gentian aramid, yang sering mengakibatkan pembasahan resin yang lemah dan seterusnya membawa kepada kandungan lompang yang tinggi dan sifat mekanikal terjejas. Jiangyin Dongli New Materials Technology Co., Ltd. mengkhusus dalam pembangunan komprehensif dan pembuatan bahan komposit gentian berprestasi tinggi ini. Beroperasi dari kompleks perindustrian seluas 32,000 meter persegi, termasuk persekitaran pengeluaran terkawal ketepatan seperti bengkel terkawal iklim dan zon penulenan gred 100,000, kami memanfaatkan inovasi bahan bersepadu dan kepakaran kejuruteraan. Sebagai kilang sehenti, keupayaan kami merangkumi keseluruhan proses, daripada menenun dan pengeluaran prapreg kepada pembuatan komposit akhir menggunakan teknologi seperti Autoklaf, RTM dan PCM.

3k 1000d/1500d Fabrik Tenunan Gentian Karbon Campuran Biasa/Twill Aramid

II. Cabaran Pembasahan Resin: Tenaga Permukaan Rendah Aramid

Pembasahan dikawal oleh prinsip kimia permukaan, khususnya keseimbangan antara tenaga permukaan gentian dan ketegangan permukaan resin. Gentian aramid, disebabkan oleh struktur polimer aromatik yang sangat berorientasikan, adalah lengai secara kimia dan mempunyai tenaga permukaan yang sangat rendah (selalunya sekitar 30-40 mN/m). Tenaga permukaan yang rendah ini menghasilkan sudut sentuhan yang besar dengan resin epoksi atau vinil ester standard, menghalang resin daripada tindakan kapilari (merebak) dan menembusi berkas gentian secara menyeluruh. Kekurangan lekatan antara muka ini secara drastik menjejaskan pemindahan beban struktur, yang merupakan tujuan asas mana-mana komposit.

A. Penyelesaian Prepreg Tenaga Permukaan Rendah Gentian Aramid

Untuk proses prepreg, di mana resin sebahagiannya diawetkan ke gentian, penyelesaian prapreg tenaga permukaan rendah gentian aramid selalunya melibatkan memanipulasi keadaan pemprosesan untuk meningkatkan penembusan. Ini biasanya termasuk meningkatkan suhu prepreg untuk menurunkan kelikatan resin buat sementara waktu dan menggunakan tekanan yang lebih tinggi semasa fasa impregnasi awal. Walaupun proses prepreg (digunakan secara meluas oleh Dongli) secara amnya menghasilkan kandungan lompang yang lebih rendah daripada layup basah disebabkan kandungan resin terkawal dan penyatuan vakum, komponen aramid masih memberikan cabaran berbanding gentian karbon yang mudah dibasahi dalam fabrik aramid karbon. Perbandingan kaedah pemprosesan menggariskan kesukaran:

III. Penyelesaian: Pengubahsuaian Permukaan dan Pengoptimuman Resin

Jurutera mesti campur tangan secara aktif untuk menambah baik antara muka fabrik aramid karbon, menggunakan sama ada pengubahsuaian permukaan gentian atau pelarasan formulasi resin.

A. Rawatan Permukaan untuk Lekatan Resin Gentian Aramid

Intervensi yang paling berkesan adalah pra-merawat filamen aramid. Rawatan permukaan yang berkesan untuk lekatan resin gentian aramid termasuk etsa kimia (cth., larutan asid atau alkali) atau rawatan plasma. Proses ini memperkenalkan kumpulan berfungsi aktif (seperti kumpulan hidroksil atau karboksil) ke permukaan aramid, meningkatkan tenaga permukaannya dan mewujudkan ikatan kovalen atau ikatan hidrogen yang kuat dengan matriks polimer. Pertukaran kritikal adalah memastikan rawatan meningkatkan lekatan tanpa menyebabkan kerosakan struktur pada struktur kristal aramid yang tinggi, yang akan menjejaskan kekuatan tegangan yang wujud.

B. Kaedah Penambahbaikan Pembasahan Resin Fabrik Karbon Aramid

Jika pengubahsuaian gentian tidak dapat dilaksanakan, pengubahsuaian resin mesti digunakan. Kaedah penambahbaikan pembasahan resin fabrik aramid karbon memberi tumpuan kepada melaraskan tegangan permukaan resin menjadi lebih rendah daripada tenaga permukaan gentian (Persamaan Muda). Ini melibatkan penambahan surfaktan khusus atau pencair bukan reaktif kepada perumusan resin. Selain itu, proses seperti Resin Transfer Molding (RTM) atau Vacuum-Assisted Resin Infusion (VARI), yang digunakan di kemudahan Dongli, bergantung pada tekanan vakum yang tepat dan kadar aliran terkawal untuk memaksa resin secara mekanikal ke dalam berkas aramid yang ditenun ketat, mengimbangi pembasahan semula jadi yang lemah.

IV. Akibat: Kandungan Kosong dan Degradasi Mekanikal

Kegagalan untuk mencapai pembasahan resin yang mencukupi mempunyai kesan negatif langsung yang boleh diukur pada integriti struktur dan prestasi bahagian komposit fabrik aramid karbon siap.

A. Kesan Kandungan Void Komposit Karbon Aramid Hibrid

Kekurangan pembasahan resin adalah punca utama keliangan, atau kandungan lompang (gelembung udara terperangkap dalam lamina). Lompang bertindak sebagai penumpu tekanan dan tapak permulaan patah. Kesan kandungan lompang komposit aramid karbon hibrid adalah paling teruk pada sifat yang didominasi matriks, terutamanya Kekuatan Ricih Antara Laminar (ILSS). Kandungan lompang yang tinggi secara drastik mengurangkan keupayaan bahan untuk menahan delaminasi. Kemerosotan sifat mekanikal akibat lompang didokumentasikan dengan baik:

B. Layup Basah Karbon Aramid Sifat Mekanikal

Untuk struktur komposit yang difabrikasi menggunakan kaedah sifat mekanikal fabrik aramid karbon layup basah, pembasahan yang lemah juga secara khusus menjejaskan ciri prestasi utama yang disediakan oleh gentian aramid. Aramid disertakan terutamanya untuk kapasiti penyerapan tenaga tinggi (rintangan kesan). Jika resin tidak melekat sepenuhnya pada gentian aramid, beban tidak dapat dipindahkan dengan berkesan, mengurangkan keupayaan gentian untuk menghentikan penyebaran retak, sekali gus menjejaskan rintangan hentaman dan secara drastik mengurangkan hayat keletihan keseluruhan lamina.

V. Kawalan Kualiti dan Kepakaran Proses Penuh

Di Jiangyin Dongli New Materials Technology Co., Ltd., kami mengurangkan isu pembasahan dan kekosongan ini melalui pendekatan sehenti bersepadu sepenuhnya. Persekitaran pengeluaran terkawal kami, termasuk zon penulenan gred 100,000, meminimumkan pencemaran yang boleh mengganggu pembasahan. Kami menggunakan proses pembuatan termaju, termasuk Autoclave, RTM, RMCP, PCM, WCM, dan teknologi penyemburan, memastikan setiap peringkat, daripada R&D fabrik gentian berprestasi tinggi kepada produk komposit akhir, mematuhi piawaian kualiti yang ketat, meminimumkan kandungan lompang dan menjamin prestasi mekanikal yang ditentukan.

VI. Kejuruteraan Antara Muka

Memaksimumkan prestasi struktur dan mekanikal komposit fabrik aramid karbon bergantung pada kejayaan merekayasa antara muka gentian-resin untuk mengatasi tenaga permukaan aramid yang rendah. Sama ada melalui kaedah penyelesaian prapreg tenaga permukaan rendah gentian aramid yang canggih atau pra-rawatan gentian menggunakan rawatan permukaan untuk teknik lekatan resin gentian aramid, kawalan proses yang teliti dan aplikasi sains bahan adalah penting. Pembeli B2B yang mencari komponen kebolehpercayaan tinggi mesti bekerjasama dengan pengeluar yang memiliki kepakaran dan kawalan proses penuh, seperti Dongli, untuk memastikan kandungan lompang yang rendah diterjemahkan terus kepada kekuatan mekanikal yang tinggi dan ketahanan yang luar biasa.

VII. Soalan Lazim (Soalan Lazim)

S1: Mengapa serat aramid secara semula jadi tahan terhadap pembasahan resin?

• A: Gentian Aramid terdiri daripada rantai polimer aromatik berorientasikan tinggi yang lengai secara kimia dan kekurangan kumpulan berfungsi aktif pada permukaan. Ini menghasilkan tenaga permukaan yang rendah, yang menyebabkan resin tegangan permukaan tinggi menjadi manik (sudut sentuhan tinggi) dan bukannya merebak dan menembusi dengan berkesan.

S2: Apakah kecacatan tunggal yang paling biasa disebabkan oleh pembasahan resin yang lemah dalam fabrik aramid karbon?

• A: Kecacatan tunggal yang paling biasa ialah kandungan lompang yang tinggi (keliangan). Ikatan gentian tidak basah memerangkap buih udara semasa proses pengawetan, dan lompang ini bertindak sebagai penumpu tegasan kritikal, terutamanya melemahkan kekuatan ricih antara laminar (ILSS) kesan kandungan lompang komposit aramid karbon hibrid.

S3: Yang manakah lebih berkesan untuk menyelesaikan masalah tenaga permukaan rendah: rawatan permukaan gentian atau pengurangan kelikatan resin?

• J: Rawatan permukaan gentian (cth., plasma atau kimia) secara amnya lebih berkesan secara asas kerana ia mengubah tenaga permukaan gentian secara kimia, menggalakkan ikatan kimia sebenar. Pengurangan kelikatan resin, salah satu kaedah pembasahan resin karbon aramid kain, membantu secara mekanikal tetapi tidak meningkatkan kekuatan lekatan kimia pada antara muka.

S4: Bagaimanakah pembasahan yang lemah menjejaskan rintangan hentaman, yang merupakan faedah utama gentian aramid?

• A: Pembasahan yang tidak baik mengasingkan gentian aramid daripada matriks resin yang menanggung beban. Semasa hentaman, tenaga tidak boleh dipindahkan dengan berkesan daripada matriks kepada gentian aramid berkeliaran tinggi, menghalang gentian daripada menyerap tenaga dan menghentikan perambatan retak, sekali gus menjejaskan prestasi impak keseluruhan komposit.

S5: Mengapakah pengeluar memerlukan persekitaran khusus (seperti zon penulenan gred 100,000) untuk memproses fabrik aramid karbon?

• J: Persekitaran ketepatan adalah penting kerana bahan cemar permukaan (seperti habuk, minyak atau lembapan) secara drastik boleh mengurangkan tenaga permukaan gentian yang sudah rendah, yang membawa kepada pembasahan resin yang lebih teruk lagi. Bilik bersih memastikan bahan diproses dalam keadaan optimum, bebas pencemaran untuk memaksimumkan potensi penyelesaian prapreg tenaga permukaan rendah gentian aramid yang dipilih.