وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 1
  • بازدید ماه: 71,566
  • بازدید سال: 910,096
  • کل بازدیدکنند‌گان: 197,076
قیمت روز

ایزوفتالیک

پلی‌فتال‌آمید (PPA)، مناسب به منظور ساخت ساعت‌هایی برای ایجاد تناسب اندام

پلی‌فتال‌آمید Polyphthalamide (با نام مستعار PPA، پلی‌آمید با کارایی بالا) زیرمجموعه‌­ای از رزین‌های مصنوعی ترموپلاستیک در خانواده پلی‌آمید است و به این صورت تعریف می‌شود که ۵۵% یا بیش‌تر مول‌های قسمت اسید کربوکسیلیک واحد تکراری در زنجیره پلیمر از ترکیبی از اسیدهای ترفتالیک و ایزوفتالیک تشکیل شده باشد. جای‌گزینی اسیدهای آلیفاتیک با اسیدهای معطر در پیکره پلیمر باعث افزایش نقطه ذوب، دمای انتقال شیشه، مقاومت شیمیایی و سفتی می‌شود.

رزین‌­های بر پایه­ PPA به قطعاتی برای جای‌گزینی فلزات برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر دمای بالا دارند مانند اجزای موتور خودرو، خودرو، محفظه­ اتصال‌دهنده‌­های الکتریکی و بسیاری موارد دیگر، قالب‌گیری می‌شوند.

شرکت کامپیوتری Casio، توکیو، از ساعت پلاستیکی با عمل‌کرد بالای BASF ،Ultramid Advanced N در ساعت دیجیتالی جدید خود، G-Shock GBD-H1000، استفاده می‌کند. پلی‌فتال‌آمید (PPA) مقاوم در برابر شعله برای ساخت سر انتهایی (terminal header)‌ استفاده می‌شود که روی بخش انتهایی (terminal block) قرار دارد و به شارژ برق و هماهنگ‌سازی داده‌ها کمک می‌کند.

شرکت BASF می‌گوید مقاومت گرمایی و نیز پایداری ابعادی و مکانیکی منحصر به فرد مواد؛ خود، استحکام، کارایی و عمل‌کرد را افزایش می‌دهد که برای آن ساعت‌های G-shock معروف هستند. به دلیل جذب رطوبت پایین و دمای انحراف گرمایی (Heat Deflection Temperature) بالا، PPA (یک پلی‌آمید T9) مخصوصاً برای فرآیندهای لحیم کاری SMT مناسب است، زیرا از تاول زدن (پوسته پوسته شدن) یا تغییرات در ابعاد بخش فرآیند شده جلوگیری می‌کند. همچنین شفافیت لیزری خوبی دارد در حالی که آزادی بیش‌تری را برای عملیات مونتاژ پس از قالب‌گیری فراهم می‌کند.

این ساعت پنج سنسور مختلف را دربردارد، در حالی که به موادی که مقاوم در برابر مواد شیمیایی، ضربه و آب به ویژه در حین ورزش‌های مفرط هستند، نیاز دارد. Ultramid Advanced N پایداری ابعادی بالا را تحت رطوبت و گرما و نیز مقاومت شیمیایی بی‌نظیر نشان می‌دهد. همچنین به خوبی به بخش انتهای فلزی می‌چسبد در حالی که میزان بالایی از ضد آبی را فراهم می‌آورد.

 

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

 

هدف قرار دادن اجزای موتور الکترونیکی و سیستم‌های الکتریکی پیشرفته با معرفی پلی‌فتال‌آمید (PPA) توسط شرکت Solvay

پلی ­فتال‌ آمید (با نام مستعار PPA، پلی ­آمید با کارایی بالا) زیرمجموعه ­ای از رزین­ های مصنوعی ترموپلاستیک در خانواده­ پلی­ آمید است و به این صورت تعریف می­ شود که ۵۵% یا بیش‌تر مول­ های قسمت اسید کربوکسیلیک واحد تکراری در زنجیره­ پلیمر از ترکیبی از اسیدهای ترفتالیک و ایزوفتالیک تشکیل شده باشد. جای‌گزینی اسیدهای آلیفاتیک با اسیدهای معطر در پیکره پلیمر باعث افزایش نقطه ذوب، دمای انتقال شیشه، مقاومت شیمیایی و سفتی می­ شود.

رزین ­های بر پایه­ PPA به قطعاتی برای جای‌گزینی فلزات برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر دمای بالا دارند مانند اجزای موتور خودرو، خودرو، محفظه­ اتصال‌دهنده ­های الکتریکی و بسیاری موارد دیگر، قالب­ گیری می ­شوند.

ساختار 

دی ­آمین­ ها در PPA آلیفاتیک هستند. هموپلیمر PA6T در ۳۷۱ درجه­ سانتی­ گراد ذوب می ­شود که این پلیمر را غیر قابل استفاده می‌کند. برای قابل استفاده کردن این پلیمر، لازم است درجه حرارت ذوب آن کاهش یابد که تا حدودی می ­توان با استفاده از یک دی‌آمین بلندتر (۹ تا ۱۲ اتم کربن) و یا کوپلیمریزاسیون به این هدف دست یافت.

در همین راستا، سه کوپلیمر به لحاظ تجاری موفق بودند:  PA 6T/66, PA 6T/”DT” and PA6T/6I (با ایزوفتالیک اسید)

واحد تکراری پلی ­فتال‌ آمید TPA/ هگزامتیلن ­دی ­آمین (۶T)

A

واحد تکراری پلی­ فتال‌ آمید TPA/ متیل­ پنتان­ دی­ آمین (DT)

B

جرم­ های مولی PPAهایی که با روش پلی ­کندانسیونی مستقیم تولید می­ شوند، در محدوده­ ۱۲۰۰۰ تا ۱۶۰۰۰ گرم بر مول است.

خواص

PPAها در مقایسه با پلی­ آمیدهای آلیفاتیک مقاومت شیمیایی، استحکام بالاتر و سفتی در دماهای بالا، مقاومت به خزش و خستگی، تاب‌خوردگی، پایداری ابعادی، و حساسیت به جذب سطحی رطوبت بهبودیافته ­ای را ارائه می­ دهند. با افزایش مقدار TPA، دمای انتقال شیشه ای PPA افزایش می­ یابد. اگر بیش از ۵۵% بخش اسیدی PPA از IPA تشکیل شده باشد، آنگاه کوپلیمر آمورف خواهد بود. به طور خلاصه، تبلور به مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی در بالاتر از دمای انتقال شیشه ­ای (اما زیر نقطه ذوب) کمک می­ کند. پلیمرهای آمورف از نظر تاب‌خوردگی و شفافیت خوب هستند.

مانند نایلون­ های آلیفاتیک، PPAها را می ­توان با عوامل تقویت‌کننده مانند الیاف شیشه، مواد سخت‌کننده و یا پایدارکننده­ ها اصلاح کرد.

فرمولاسیون­ هایی با خواص ویژه نیز تولید شده­ اند. به عنوان مثال، رزین­ هایی با توانایی اتصال مستقیم به الاستومرها برای تولید کامپوزیت ­های پلاستیکی-لاستیکی و دارای مجوز تماس مستقیم با آب آشامیدنی و غذا.

آمیزه­ های پلی­ فتال‌ آمید

افزودن پلی­ آمیدهای آلیفاتیک به PPAها (آمیزه­ PPA/PA) نقطه­ ذوب و دمای انتقال شیشه ای را کاهش می دهد که منجر به تسهیل فرآیندپذیری این آمیزه ­های پلی­ فتال‌ آمیدی در مقایسه با PPAهای با سفتی و نقطه­ ذوب بالاتر می ­شود.

در حالی که بررسی­ های وسیعی بر روی آمیزه ­های PA/پلی­ اولفین­ ها انجام شده است، مقالات کمی در مورد خواص آمیزه ­های پلی‌اولفین/PPA منتشر شده است. این می ­تواند به دلیل دمای فرآیندی نسبتاً بالای مورد نیاز برای رزین­ های بر پایه­ PPA در مقایسه با پایداری حرارتی پلی ­اولفین ­ها باشد. آمیزه­ های PPA/PA/پلی ­اولفین تعادل خوبی از نظر شکنندگی، سفتی، استحکام، ضربه­‌پذیری و عمل‌کرد حرارتی دارند که نشان ­دهنده­ آن است که این دسته از مواد باید به لحاظ تجاری مورد استفاده بیش‌تری قرار گیرند.

کاربرد

رزین‌های بر پایه­ پلی­ فتال‌ آمید به قطعاتی تزریق می­ شوند که در کاربردهای بسیار متنوعی مورد استفاده قرار می­ گیرند. مصارف خودرویی شامل خطوط سوخت و خنک‌کننده، حلقه­ های سایش پمپ، قطعات بوبین موتور، اتصالات خط سوخت، ماژول‌های سوخت چند منظوره آب‌گرم‌کن، شیرهای قطع سوخت، محفظه ترموستات، کولر، پمپ ­های خنک‌کننده و چراغ­ های جلوی LED است. در الکترونیک، نقطه ذوب بالای PPA باعث می ­شود که قطعات SMD ساخته شده از PPA با استفاده از یک فرآیند لحیم‌کاری بدون سرب مونتاژ شوند. PPA همچنین برای اتصالات USB-C، پایه های LED و محافظت از کابل/سیم استفاده می­ شود.

در این راستا شرکت بین‌المللی Solvay، مجموعه متنوعی از پلی‌فتال‌آمید (PPA: polyphthalamide) با عمل‌کرد بالا را تحت یک خانواده‌ جدید از محصولات PPA زیست پایه با زنجیره بلند به خصوص برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده در تحرک الکترونیکی (e-mobility) گسترش داده است. علاوه بر تجدیدپذیری خوراک از منابع غیر رقابتی با مواد غذایی، این مواد با برق ۱۰۰% تجدیدپذیر تولید شده و پتانسیل گرمایش جهانی (GWP: Global Warming Potential) را کاملاً نسب به سایر PPAهای زیستی به حداقل می‌رساند. این راه کار جدید (Solvay’s Amodel Bios PPA) پایداری و خصوصیات عمل‌کردی ضروری را برای اجزای موجود در موتورهای الکترونیکی و سایر سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته ترکیب می‌کند. قابل توجه‌ترین ویژگی آن، ارائه بالاترین درجه انتقال شیشه‌ای (۱۳۵ درجه سلسیوس) و نقطه ذوب (۳۱۵ درجه سلسیوس) در بین تمامی PPAهای زیستی موجود در بازار است. این محصول برای قالب‌گیری تزریقی طراحی شده است و گزینه ایده‌آل برای لحیم‌کاری مجدد بدون برآمدگی در روش سوار کردن مستقیم اجزا بر روی صفحه چاپ و قطعات در مدار خنک‌کننده الکترونیک قدرت از جمله اتصال سیال است.

علاوه بر این جذب محدود رطوبت در مقابل PPA استاندارد، سطح بالایی از ثبات ابعادی را با خطر کم خوردگی تنش ایجاد می‌کند که از نظر اتصال دهنده الکتریکی کوچک شده بسیار مهم است. همچنین Amodel Bios PPA مقاومت در برابر ضربه و ضد شعله بودن را مطابق UL94 V0 فراهم می‌کند و برای کاربردهای رنگی مناسب است. این ویژگی‌ها با ازدیاد طول بالا، استحکام خط جوش و زیبایی سطح تکمیل می‌شود.

Untitledq

 

منبع خبر

www.solvay.com

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com

چرا کامپوزیت‌ها متفاوتند؟

کامپوزیت‌ها خواص مختلفی نسبت به سایر مواد دارا هستند. برای مثال فلزات استحکام یکسانی در همه جهات دارند. کامپوزیت‌ها می‌توانند طبق درخواست مشتری جهت گیری شده یا در یک جهت خاص بیش‌ترین استحکام را داشته باشند. اگر کامپوزیتی در یک جهت باید در قبال خمش مقاومت کند، بیش‌تر الیاف می‌توانند در جهت ۹۰ درجه عمود بر نیروی خمشی قرار گیرند. این کار، سازه‌ای خیلی سفت را در یک جهت ایجاد می‌کند. آنچه واقعاً اتفاق می‌افتد این است که بیش‌تر ماده می‌تواند به طوری که مؤثرتر است به کاربرده شود. در عوض در فلزات اگر استحکام بزرگ‌تری در یک جهت خواسته شده باشد ماده باید به طور کلی ضخیم‌تر ساخته شود که وزن را اضافه کند.

کامپوزیت‌ها نسبت به فلزات به خاطر دامنه وسیع ترکیبات مختلفی از ماده می‌تواند در آن‌ها استفاده شود، تفاوت دارند. از این رو استفاده از هندبوک جهت طراحی کامپوزیت‌ها مشکل است. مشخصه‌های عمل‌کرد کامپوزیت‌ها می‌توانند به طور عجیبی تغییر داده شوند و هیچ چیزی به صورت یک کامپوزیت کلی و عمومی وجود ندارد. عوامل زیادی وجود دارند که باعث می‌شوند کامپوزیت‌ها به صورت یک ماده مهندسی قابل تعریف درآیند.

کامپوزیت‌ها شامل یک یا چند فاز ناپیوسته می‌باشند که در یک فاز کلی پیوسته و به صورت محاط در آن قرار گرفته‌اند. فازهای ناپیوسته معمولاً سخت‌تر از فازهای پیوسته می‌باشند و به نام تقویت‌کننده‌ها یا مواد تقویت‌کننده نامیده می‌شوند در صورتی که فاز پیوسته را ماتریس می‌نامند. خواص کامپوزیت‌ها شدیداً تحت تأثیر مواد سازنده، چگونگی توزیع این مواد و نیروهای جاذبه بین آن‌ها قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر هر یک از خواص کامپوزیت‌ها جمع درصدهای آن خاصیت در فازهای مخختلف بوده به نحوی که فازهای مختلف در اشکال گوناگون جذب یک‌دیگر و باعث بهبود در خواص همه فازها می‌شوند.

انواع زیادی از رزین‌ها و تقویت‌کننده‌های مورد استفاده در کامپوزیت‌ها وجود دارند. هر یک از آن‌ها در ایجاد خواص ویژه‌ای از محصولات پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف FRP (Fiber Reinforced Plastic) سهیم هستند. تعداد زیادی از رزین‌های گوناگون وجود دارند که در ساخت کامپوزیت‌ها استفاده می‌شوند. این سیستم‌های رزینی عبارتند از پلی‌استر، وینیل‌استر، اکریلیک اصلاح شده، اپوکسی، فنولیک و یورتان. نکته مهم قابل توجه این است که هر یک از این رزین‌ها مشخصه‌های عمل‌کردی ویژه‌ای را دارند. برای مثال اگر محصولی نیاز هست که در قبال خوردگی مقاوم باشد، رزین وینیل‌استر یا ایزوفتالیک می‌تواند به کار برده شود. اگر استحکام بالا بحرانی باشد، یک اپوکسی می‌تواند رزین انتخابی باشد. اگر هزینه محصول یک عامل مهم باشد، رزین پلی‌استر متداول‌ترین مصرف می‌باشد. سیستم رزینی بر مبنای نیازهای هزینه‌ای و کاربردی محصول انتخاب می‌شود.

کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف (FRC) (Fiber Reinforced Composite)

به طور کلی نقش‌های ماتریس در یک کامپوزیت لیفی به قرار ذیل می‌باشد.

اولاٌ لیف را محکم در جای خود نگه می‌دارد و از سطوح آن‌ها در مقابل سایش مکانیکی حفاظت می‌کند.

ثانیاً وقتی یک نیروی خارجی اعمال می‌شود ماتریس تغییر شکل می‌دهد و تنش‌های وارده را به طور یکنواخت به الیاف درون خود منتقل می‌سازد.

ثالثاً سبب ایجاد یک سپر حفاظتی مناسب در مقابل شرایط محیطی نامناسب می‌شود.

مزایای هشت‌گانه کامپوزیت‌ها (پلاستیک‌های تقویت شده با الیاف FRP)

انعطاف‌پذیری در طرحی

کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف شیشه را می‌توان در هر اندازه و شکلی قالب‌گیری نمود. در این مقوله انتخاب صحیح و مناسب مواد از مهم‌ترین ارکان در انعطاف‌پذیری برای کامپوزیت‌ها جهت مواد قالب‌گیری می‌باشد.

پایداری ابعادی

کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف در دامنه وسیعی از درجه حرارت و استرس‌های فیزیکی، پایداری ابعادی خود را حفظ می‌کند. از دیگر خواص استثایی این مواد اینست که می‌توان ضریب انبساط حرارتی آن‌ها را طوری طراحی نمود تا برای هر فلزی بتوان آن‌ها را به کار برد.

ساخت قطعات به شکل یک‌پارچه

امروزه می‌توان به جای استفاده از قطعات پیچیده ساخته شده از چندین فلز مختلف، از کامپوزیت یکپارچه استفاده نمود. فرآیند ساخت این کامپوزیت‌های فلزی پیچیده بوده اما با پیشرفت علوم و تکنولوژی دانش بشر در زمینه ساخت و استفاده بهینه از این مواد در حال افزایش است.

مقاومت بالا

مواد کامپوزیت موادی بسیار سخت و ناهموار هستند که نه تنها می‌توان آن‌ها را مشابه فلزات دانست بلکه در بسیاری موارد از فلزات برترند.

سبکی وزن

کامپوزیت‌های تقویت‌ شده با الیاف (FRP) در حجم مساوی با یک قطعه آلومینیومی ۴۰%-۳۵% سبک‌تر از آن می‌باشد و از خواص بسیار جالب دیگر آن با توجه به وزن بسیار ناچیز، نسبت مقاومت به وزن بالایی است که کامپوزیت‌ها دارند این امر باعث شده تا رقیب بزرگی برای فلزات به شمار آیند.

هزینه تجهیزات متوسط

هزینه تجهیزات برای کامپوزیت‌های FRP در مقایسه با موادی با خواص آن‌ها (مواد رقیب) از مقدار متوسطی برخوردار است. علت آن را می‌توان در سهولت شکل‌گیری قطعات کامپوزیتی و سهولت قالب‌گیری آن‌ها خلاصه نمود. با طراحی مناسب می‌توان تعداد قالب‌ها و فرآیندهای قالب‌گیری را کاهش داده و سبب کاهش هزینه تجهیزات گردید.

هزینه براخت‌کاری پائین

به منظور ایجاد سطوح صاف و صیقلی از یک سو و ساخت قطعات کامپوزیتی رنگی از سوی دیگر می‌توان از صیقل‌دهنده‌ها استفاده نمود. این مواد در مقایسه با مواد مشابه از قیمت بسیار نازل‌تری برخوردارند.

مقاومت خوردگی بالا

یکی از مهم‌ترین مزایای کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف مقاومت فوق‌العاده آن‌ها در برابر مواد و محیط‌های خورنده است. این مقاومت تا حد زیادی بستگی به نوع ماتریس مورد استفاده در قطعه کامپوزیت دارد.

مقاومت کامپوزیت‌های لیفی

چندین عامل در میزان مقاومت کامپوزیت‌های فایبر-ماتریس مؤثرند.

احتمالاً مهم‌ترین عامل، آرایش الیاف یا طرز قرار گرفتن آن‌ها درون ماتریس می‌باشد. معمولاً الیاف بیش‌ترین مقاومت را در امتداد طول خود نشان می‌دهند. سه نوع اصلی از آرایش الیاف تقویت‌کننده تک‌جهتی، دوجهتی، ایزوتروپیک.

عوامل مؤثر بر مقاومت‌ کامپوزیت‌های لیفی را می‌توان به موراد زیر خلاصه کرد:

۱- مقاومت خود الیاف ۲- طول الیاف ۳- تعداد ترک‌های ریز در الیاف ۴- شکل الیاف ۵- میزان چسبندگی الیاف به ماتریس

از میان عوامل پنج‌گانه فوق، مورد میزان چسبندگی الیاف به ماتریس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

عواملی چند در میزان استحکام بین الیاف و ماتریس مؤثرند.

مثلاً حباب‌های هوا باعث ایجاد حفره‌هایی می‌شود که در آن نقاط ماتریس با الیاف در تماس نیستند.

مشکل دیگر رطوبت است. شیشه جاذبه‌الرطوبه است. چنانچه سطح الیاف خیس باشد اتصال مناسب با ماتریس به وجود نمی‌آید به همین خاطر اغلب سطح الیاف را با عامل پیونددهنده (Coupling Agent) پوشش می‌دهند. این پوشش باعث بهبود مقاومت چسبندگی می‌شود. علاوه بر الیاف شیشه، از الیاف مختلفی در ساخت کامپوزیت‌های لیفی شکل استفاده می‌شود. از جمله گرافیت و کربن، الیاف فلزی و سرامیکی.

کامپوزیت‌ها با ماتریس پلیمری

کامپوزیت‌ها با ماتریس پلیمری نه تنها به عنوان موضوع جالب آزمایشگاهی یا ماده‌ای برای ساخت محصولاتی ارزان قیمت، بلکه به عنوان موادی با ساختار مهندسی مورد توجه قرار گرفته گرفته‌اند. این امر نه تنها به علت استفاده از وجود الیاف با کیفیت بالا مانند کربن، بور، کولار بلکه به دلیل وجود بعضی ماتریس‌های جدید توسعه یافته است. به طور کلی کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه بزرگ‌ترین گروه را در بین کامپوزیت‌های با ماتریس پلیمری به خود اختصاص داده‌اند. ماتریس‌های پلیمری در مقایسه با سایر ماتریس‌ها بسیار پیچیده‌تر است و لی با هزینه کم‌تر و به سهولت فرآیند می‌شوند. از طرف دیگر این مواد استحکام و مدول کشسانی کم‌تر و گسترده دمای کاربردی پایین‌تری دارند.

البته قرار گرفتن درازمدت پلیمرها در معرض نور ماوراءبنفش یا بعضی از حلال‌ها، کاهش خواص آن‌ها را به دنبال دارد. چون در پلیمرها پیوند کووالانسی غالبند معمولاً این مواد رسانایی گرمایی، هدایت حرارتی و الکتریکی ضعیفی از خود نشان می‌دهند. در هر صورت معمولاً پلیمرها در مقایسه با فلزات در مقابل مواد شیمیایی مقاوم‌ترند.

کارایی و خواص کامپوزیت‌ها

این ماده جدید ویژگی‌های بهتری از هر یک از اجراء متشکله خود دارد. این شاید مهم‌ترین انگیزه ساخت کامپوزیت‌ها باشد.

خواصی را که می‌توان به وسیله به هم آمیختن مواد (کامپوزیت) بهبود بخشید، عبارتند از:

مقاومت، سختی، مقاومت در برابر خوردگی، جذابیت ظاهری، وزن، مقاومت در مقابل خستگی، انبساط یا انقباض ناشی از تغییرات درجه حرارت، عایق حرارتی بودن، عایق صوتی بودن، قابلیت هدایت حرارتی، قابلیت هدایت الکتریکی

البته بافتن کامپوزیتی که کلیه خواص فوق را دارا باشد کار دشواری است. معمولاً برخی از این خواص در یک کامپوزیت مورد نیاز است.

پارامترهای اصلی مؤثر در خواص کامپوزیت‌ها

این پارامترها را می‌توان به سه دسته زیر طبقه‌بندی نمود

  • موادی که کامپوزیت از آن‌ها تشکیل شده است.
  • شکل و ترتیب قرارگرفتن این مواد اصلی
  • اثرات متقابل این مواد بر یک‌دیگر

محدودیت‌های کامپوزیت‌ها را می‌توان در موارد ذیل جمع‌بندی کرد

با وجود آن که قوانین ساده‌ای برای نمونه‌های کوچک وجود دارد، اما پیش‌بینی خواص نمونه‌های بزرگ‌تر مسأله‌ساز می‌باشد و از لحاظ ایمنی باعث وقوع زیان‌های جدیدی می‌گردد.

کنترل مرغوبیت و کیفیت اجزاء اصلی و قطعات ساخته شده از آن‌ها به ویژه قطعات حساس و تحت تنش‌های مکانیکی شدید نظیر قطعات هواپیما.

طرح مهندسی ویژه کامپوزیت‌ها، این محدودیت بیش‌تر در موارد عمومی صنعتی وجود دارد تا صنایع فضایی که در آن طرح‌ راه حل‌های غامض معمول می‌باشد.

محدودیت تخصصی و آموزشی در تمام سطوح در عرصه طراحی، ساخت و مصرف کامپوزیت‌ها.

تقویت‌کننده‌های لیفی

معمولاً یک ماده کامپوزیت شامل یک ماتریس برای نگه‌ داشتن مواد تقویت کننده می‌باشد. مواد تقویت‌کننده چنان که گفته شد مهم‌ترین عامل در اعطاء مقاومت به سیستم کامپوزیتی بوده و دارای اشکال متفاوتی می‌باشند. این مواد قادرند حرارت را هدایت و در برابر مواد شیمیایی مقاومت نمایند. در حال حاضر الیاف به عنوان مهم‌ترین عامل تقویت‌کننده سیستم‌های کامپوزیتی شناخته شده‌اند. کاربرد این مواد نیز بسیار متنوع بوده و از ساخت قطعات کامپیوتر تا راکت‌های تنیس و مخازن نگه‌داری مواد شیمیایی را شامل می‌شود.

الیاف حجم قابل توجهی از کامپوزیت را اشغال می‌کنند و بخش بزرگی از بار وارده به یک سازه کامپوزیتی را تحمل می‌کنند. انتخاب صحیح در مورد مقدار، نوع و آرایش الیاف بسیار مهم است زیرا بر روی خواص زیر می‌تواند اثر بگذارد.

  • وزن مخصوص
  • استحکام کششی و مدول
  • استحکام فشاری و مدول
  • استحکام خستگی و مکانیزم شکست در خستگی
  • ضرایب انتقال حرارتی و الکتریکی
  • قیمت

الیاف شیشه

الیاف شیشه متداول‌ترین الیاف تقویت‌کننده برای کامپوزیت‌های با ماتریس پلیمری هستند.

مزیت‌های اصلی الیاف شیشه: قیمت کم، استحکام کششی بالا، مقاومت شیمیایی بالا، خواص عایق عالی آن‌ها می‌باشد.

معایب آن‌ها عبارتند از مدول کششی کم، وزن مخصوص نسبتاً زیاد حساسیت به سایش در موقع حمل و نقل (که غالباً استحکام کششی را کاهش می‌دهد)، مقاومت خستگی کم و سختی زیاد که باعث سایش قالب‌ها و ابزار برش می‌شود. بر حسب نوع و ترکیب مواد به کار رفته در الیاف شیشه آن‌ها را به انواع گوناگون تقسیم می‌کنند و برای معرفی نوع نیز از یک حرف که از واژه معروف خصوصیت آن لیف استخراج شده است، استفاده می‌کنند.

Untitledk

انواع الیاف شیشه تجاری- نام و نوع مواد موجود در لیف

شیشه E اشاره به Electrical دارد و بیش‌تر از ۹۰% الیاف شیشه مورد مصرف در کامپوزیت‌ها از این نوع می‌باشد. این نوع الیاف خواص الکتریکی خوبی از خود نشان می‌دهند و در بین مجموعه الیاف شیشه پایین‌ترین قیمت را نیز دارا می‌باشند.

الیاف نوع S بالاترین استحکام را دارا هستند و S اشاره به High Strenghth دارد. استحکام این نوع لیف حدود ۲۰% نسبت به نوع E بیش‌تر است اما قیمت آن حدود ۴ برابر الیاف E است.

حرف C اشاره به Chemical (High Chemical Durability) دارد.

شیشه M اشاره به Modulus (High Modulus) دارد.

الیاف نوع D کم‌ترین ثابت دی‌الکتریک را دارد و در ساخت سپرهای محافظ رادار از آن‌ها استفاده می‌شود.

نوع A اشاره به (Window & Container Glass) Soda-lime glass که یک شیشه High Alkali است، دارد. اگرچه در برهه‌ای یک نوع کاملاً متداول بوده است اما امروزه تقریباً E جای‌گزین آن شده است.

الیاف Z شیشه حاوی Zirconia است و یک شیشه با مقاومت عالی در برابر مواد قلیایی است.

کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف شیشه در صنایع مختلف کارایی خوبی از خود نشان داده‌اند از جمله این‌ها می‌توان به ساخت مخازن توسط این مواد اشاره نمود.

مخازن حمل و نگه‌داری

از دیگر کاربردهای مواد کامپوزیتی ساخت مخازن نگهداری جهت حمل از طریق دریا یا زیر دریا می‌باشد.

به عنوان مقایسه‌ای از خواص عالی کامپوزیت‌ها نسبت به مخازن و ظروف فلزی (فولادی و آلومینیومی) می‌توان به ارزان قیمت بودن، سبک بودن و مقاومت بسیار بالا در برابر محیط‌های خورنده اشاره نمود.

کامپوزیت‌ها در صنعت مهندسی دریا

آب‌های موجود در جهان یکی از شدید‌ترین محیط‌های خورنده را به وجود می‌آورند. به این منظور باز هم این کامپوزیت‌ها هستند که در جهت رفع این مشکل پا به میدان گذاشته و این نقیصه را برطرف می‌نمایند.

استفاده از کامپوزیت‌ها در صنعت مهندسی دریایی به جنگ جهانی دوم باز می‌گردد هنگامی که استفاده از پلاستیک‌های تقویت‌شده برای اولین بار تجربه شد.

تجربیات چندین ساله نشان داد که بهترین کامپوزیت‌ها در این مورد عبارتند از کامپوزیت‌های شیشه و اپوکسی و شیشه پلی‌استر دارای خواص بسیار عالی نظیر

مقاومت بالا، پایداری زیاد، وزن ناچیز، مقاومت در برابر شرایط محیطی عالی و سهولت در ساخت می‌باشند.

در این مورد می‌توان از کامپوزیت‌ها به شکل لمینیت‌های ساخته شده از رزین‌های اپوکسی یا پلی‌استر که توسط الیاف (به خصوص الیاف شیشه) تقویت شده‌اند، استفاده نمود.

صنایع ساختمانی

از دیگر کاربردهای مواد کامپوزیت‌، استفاده در صنایع ساختمانی است. در این جا بیش‌تر به بحث پیرامون انواع رزین‌ها و تقویت‌کننده‌های مورد مصرف در این صنعت پرداخته می‌شود.

الف) تقویت‌کننده‌ها

در صنایع ساختمانی به منظور بالابردن میزان مقاومت و سختی سازه‌ها، از تقویت‌کننده های مختلفی استفاده می‌شود.

متداول‌ترین انواع تقویت‌کننده‌هایی که در ساخت این کامپوزیت‌ها به کار می‌روند، شیشه می‌باشد که به دلیل خواص ویژه‌ای که دارد در اغلب سازه‌ها از آن به اشکال گوناگون استفاده می‌شود.

ب) رزین‌ها

تقریباً کلیه پلاستیک‌ها می‌توانند به عنوان ماتریس سازه‌های کامپوزیتی مورد استفاده واقع شوند از متداول‌ترین و پرمصرف‌ترین آن‌ها در صنایع ساختمانی به علت ارزان‌قیمت بودن و سهولت ساخت می‌توان به رزین‌های پلی‌استر غیر اشباع، اپوکسی‌ها و تا حدی آکریلیک‌ها اشاره نمود.

از گروه‌های اتصال‌دهنده آکریلیک می‌توان جهت بالابردن مقاومت محیطی (weathering Resistant) سازه استفاده نمود.

کامپوزیت‌ها جای‌گاه ویژه‌ای در ساخت این مواد دارا می‌باشند. علت این مهم، داشتن خواص ذیل است

خواص مناسب کامپوزیت‌ها جهت ساخت ابزار

پایداری ابعادی بالا

وزن ناچیز

سیکل گرمایی سریع‌تر و سرد شدن کندتر

هزینه ثابت پایین‌تر

مدت زمان ساخت کم‌تر

سهولت کپی‌کردن مواد

رزین‌های ترموست در ساخت اسباب و تجهیزات

این رزین‌ها موادی هستند که توسط اعمال حرارت یا با استفاده از کاتالیست و یا نور ماوراءبنفش و… دست‌خوش

واکنش های شیمیایی می‌گردند که منجر به پدید آمدن یک حالت غیر قابل ذوب شده است.

رزین‌های ترموست پلی‌استر به طور کلی در موارد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند چون می‌توان آن‌ها را به راحتی تحت تحت فرآیند قرار داد و ضمناً از نظز اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشند.

البته به علت خصوصیات ویژه‌ای که اپوکسی‌ها، سیلیکون‌ها و فنولیک‌ها دارند، گاه‌گاهی آن هم بر حسب نیازهای خاص، مورد استفاده واقع می‌شوند.

اصولاً یکی از مهم‌ترین معیارهای انتخاب این رزین‌ها بسته به نوع کاربردی است که انتظار داریم برای مثال جهت استفاده در محیط‌های خورنده یا در درجه حرارت‌های بسیار بالا و… از سیستم‌های رزینی خاصی استفاده می‌شود.

در این جا ذکر این نکته نیز لازم است که کامپوزیت‌ها (مثلاً کامپوزیت‌های رزین‌های گرماسخت تقویت‌شده با شیشه) معمولاً با یک‌سری مواد افزودنی به کار برده می‌شوند، مانند پرکننده‌ها، کاتالیست‌ها، بازدارنده ها، پیگمنت‌ها و عوامل جداکننده از قالب.

کلیه مواد افزودنی با تقویت‌کننده مناسب شیشه و سیستم رزینی مناسب ترکیب گردیده تا دامنه وسیعی از خواص را ایجاد نمایند.

از دیگر کاربردهای مهم کامپوزیت‌ها می‌توان به استفاده از مواد کامپوزیت در ساخت وسایل ورزشی اشاره نمود. مانند قاب دوچرخه با الیاف کربن و راکت تنیس از اپوکسی-کربن.

به علت سبکی وزن و در عین حال استحکام بالای این مواد، می‌توان در ساخت اجزاء مصنوعی بدن انسان نیز از آن‌ها استفاده نمود مثل ساقه‌های ساخته شده از الیاف کربن.

فرآیندهای ساخت کامپوزیت‌ها

دو تقسیم‌بندی عمومی در فرآیندهای ساخت کامپوزیت‌ها وجود دارد: قالب‌گیری باز (تماسی) قالب‌گیری بسته. در قالب گیری باز ژل‌کت و لایه‌ها در حین فرآیند ساخت در معرض اتمسفر محیط می‌باشند. در قالب‌گیری بسته، کامپوزیت‌ها در یک قالب دو تکه یا درون یک کیسه خلأ ساخته می‌شوند. روش‌های ساخت متنوعی در هر یک از این دو شاخه وجود دارند.

قالب‌گیری باز

  • لایه‌گذاری دستی

کاربرد دستی رزین

کاربرد مکانیکی رزین

  • فرآیند لایه‌گذاری با الیاف سوزنی

روش‌ پاشش با اسپری به صورت اتمیزه

به کارگیری غیر اتمیزه

  • روش فیلامنت ویندینگ

قالب‌گیری بسته

  • قالب‌گیری فشاری

Sheet Molding Compound (SMC)

Bulk Molding Compound (BMC)

Thic Molding Compound (TMC)

قالب‌گیری فشاری به صورت لایه‌گذاری خیس

  • کششی Pultrusion Processing
  • Reinforced Reaction Injection Molding (RRIM)
  • Resin Transfer Molding (RTM)
  • قالب‌گیری تحت کیسه خلأ

لایه گذاری خیس

پری‌پرگ Prepreg

  • فرآیند تزریق در خلأ
  • ریخته‌گری گریز از مرکز
  • لایه‌گذرای پیوسته

فرآیندهای ساخت کامپوزیت‌ها در مطالب بعدی ذکر خواهد شد.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com