مزایا و معایب الیاف شیشه

مزایا و معایب الیاف شیشه

مزایا:

قیمت نسبتا پایین

استحکام کششی بالا

مقاومت شیمیایی بالا و خواص عایق مناسب

معایب:

شکنندگی

مقاومت خستگی نسبتا پایین

مدول نسبتا پایین درمقایسه با دیگر الیاف

حساسیت به سایش و سختی بالا

02432464407-09

فرآیند تولید الیاف شیشه

فرآیند تولید الیاف شیشه

اکسیدهای فلزی مختلف مانند SiO2، Al2O3 ،CaO  ، MgO  بصورت خشک باهم مخلوط می‌شوند. در کوره مخصوص در دمای حدود 1380 درجه سانتی گراد ذوب می‌شوند و سپس روی صفحات پلاتینی که روزنه‌های متعددی روی آن‌ها تعبیه شده ریخته می‌‌شوند. مخلوط مذاب تحت نیروی وزن از این منافذ به صورت فیلامنت‌های باریک و پیوسته خارج می‌شود. فیلامنت‌ها در دسته‌های مختلف (strand) باهم جمع می‌شوند و آهار روی آنها اعمال می‌شود.

02432464407-09

 

خواص اشتعال پذیری پلی آمید

خواص اشتعال پذیری

اشتعال پذیری بیشتر نایلون ها در دسته V-2تحت استاندارد تست UL 94 می باشند که این به معنی آن است که نایلون ها در زمان وشرایط مشخص تست خود خاموش شونده هستند که این نشان می دهد خاموش شدن قطره های شعله که برزمین می افتد به راحتی اتفاق می افتد. اضافه شدن الیاف شیشه به پلیمر باعث می شود تست شعله به سمت HB برود دراین شرایط نمونه به سوختن ادامه می دهد تا زمانی که قطعه در شعله نگه داشته شود شرایط اشتعال پذیری بوسیله افزایش افزودنی تاخیر انداز شعله بهبود می یابد و مواد دارای الیاف شیشه نیز به سطح V-0برسند در تست  UL94 مواد دارای سطح V-0 دارای قطرات آتش گیر نیستند و یا قطعه در اثر سوختن ترکیبات آتش گیر تولید نخواهد کرد.

02432464407-09

خواص الکتریکی پلی آمید

خواص الکتریکی

پلی آمیدها به دلیل دارا بودن خواص میکانیکی، حرارتی و شیمیایی و الکتریکی کاربرد ویژه ای در صنایع الکتریکی دارند پلی آمیدها دارای مقاومت الکتریکی قابل قبول در دمای پایین و رطوبت کم هستند و معمولا برای کاربرد فرکانس پایین و ولتاژمتوسط بسیار مناسب می باشند البته رسانایی گرمایی کم پلی آمید ها باعث ایجاد مشکل در شرایط تنش الکتریکی بالا می شود.

نایلون خشک مقاومت حجمی 1014تا1015 دارد که این مقدار با افزایش رطوبت و دما کاهش می یابد ثابت دی الکتریک افزایش زیادی را با تغیر دما و رطوبت نشان می دهد برای نایلونی که در معرض رطوبت قرار دارد این مقدار ثابت دی الکتریک باافزایش فرکانس کاهش می یابد زیرا مولکولهای آب توانایی کمتری برای پاسخگویی در فرکانس بالاتر دارند.

02432464407-09

خواص جذب رطوبت پلی آمید

جذب رطوبت

 یکی از مشخصه های مهم پلی آمیدها جذب آب بالای این پلیمر می باشد و این به دلیل احاطه شدن مولکولهای آب در ساختار پلیمر توسط گروه آمید قطبی است جذب آب در نواحی آمورف پلیمر بیشتر اتفاق می افتد آب به نوعی نقش روان کننده را در ساختار پلیمر ایجاد می کند و باعث قطع شدن پیوندهای هیدروژنی شده و پلیمر را انعطاف پذیرتر می کند در عین حال مقاومت کششی آن را کاهش می دهد و مقاومت ضربه را افزایش می دهد باقطع شدن پیوندهای هیدروژنی Tg نیز کاهش می یابد جذب رطوبت یا بوسیله درصد بلورینگی و یا با تعیین دانسیته گروه آمید ارزیابی می شود مونومرهای آروماتیک جذب آب را کاهش می دهد نایلون 6 جذب رطوبت بیشتری به نایلون 66 دارد زیرا درصد بلورینگی کمتری نسبت به آن دارد.

02432464407-09

خواص حرارتی پلی آمید

خواص حرارتی

دمای ذوب بالای پلی آمیدها مانند نایلون 66 به دلیل وجود پیوند قوی هیدروژنی در ساختار آن و همچنین ساختار بلوری آن می باشد این موارد باعث استحکام بالای پلیمر در بالای دمای انتقال شیشه ای پلیمر شده و باعث افزایش دمای ذوب آن می شود.

   اضافه کردن عوامل دیگر مانند تقویت کننده هایی مانند الیاف شیشه به کامپوزیت باعث افزایش مقاومت قطعه در برابر تغییر شکل در دمای بالا می شود و مشخصآ تست HDT آن افزایش می یابد ساختار فضایی و مولکولی پلیمر باعث ایجاد یک محدوده کوچک برای نقطه ذوب پلیمر شده است و این به دلیل شکستن سریع پیوندهای هیدروژنی در یک دما و کاهش سریع ویسکوزیته پلیمر می باشد دمای ذوب مستقیمآ وابسته به میزان پیوندهای هیدروژنی در زنجیرها است و میزان این پیوندها نیز به دانسیته گروهای آمیدی در ساختار پلیمر وابسته است.

  دمای ذوب با افزایش طول زنجیره آلیفاتیک پلیمر کاهش می یابد. مانند نایلون 66 که دمای ذوب آن 264 درجه است و پلی آمید 6  که در دمای  212 درجه ذوب می شود تآثیر ساختار پلیمر در دمای ذوب آن بسیار پیچیده تر از اثر ساختار بلوری می باشد در مورد نایلون های با ساختار زوج-زوج مانند نایلون 6،6 ونایلون 12،6 مونومر در مرکز ساختار متقارن و گروه آمید به راحتی منظم شده و پیوندهای هیدروژنی از هر دو سمت می تواند تشکیل شود و به صورت موازی زنجیره ها قرار گرفته و پیوند هیدروژنی برقرار می شود اما در مورد نایلون 6 که یک گروه زوج دارد به دلیل نبود مرکز تقارن در صورتی که زنجیر در یک جهت خاص قرار بگیرند می تواند روی هم سوار شده و بینشان پیوند هیدروژنی تشکیل شود به همین دلیل نایلون 6 دمای ذوبی 40 درجه کمتر از نایلون 66 دارد با وجود آنکه دارای همان چگالی گروه آمیدی می باشد به همین دلیل دارای نرخ تبلور کندتر و در نتیجه فرآیند پذیری راحت تر می باشد.

02432464407-09

خواص بلورینگی پلی آمید

خواص بلورینگی

وجود گروه قطبی آمید باعث ایجاد پیوند هیدروژنی بین گروه کربونیل وگروه NH در زنجیره پلی آمید می شود در مورد پلی آمید های تجاری 6،6 و 6 چینش فضایی مشخص گروه آمید اجازه پیوند زیاد هیدروژنی در ساختار را می دهد که باعث ساختار بلوری در بسیاری از نقاط می شود همین باعث ساختار نیمه بلوری در کل پلیمر خواهد شد که در قسمتی دارای پیوند هیدروژنی بوده و بلوری هستند ودر قسمت دیگر پیوندها کمتر است وساختار غیر بلوری دارند این قسمت ها و ساختار نیمه کریستالی تعادل خوبی از خواص را در پلیمر ایجاد می کند نواحی بلوری سبب مقاومت شیمیایی استحکام وپایداری بالای پلیمر و پایداری حرارتی و خواص الکتریکی خوب پلیمر می شود نواحی آمورف سبب افزایش مقاومت ضربه و ازدیاد طول پلیمر می شود.

02432464407-09

خواص فیزیکی و مکانیکی پلی آمید

       خواص فیزیکی و مکانیکی

   پلی آمیدها به دلیل مقاومت کششی بالا، استحکام و همچنین دمای ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوب کاربردهای گسترده ایی پیدا کرده اند نوع مونومر هر پلی آمید می تواند نوع کاربرد پلیمر را مشخص کند نوع مونومر باعث ایجاد تفاوت در انواع پلی آمیدها می شود به عنوان مثال قسمت های آلیفاتیک بلند در بین گروهای آمید باعث جذب آب کمتر پلی آمید می شود و همچنین باعث کاهش مقاومت کششی و خمشی خواهد شد مانند نایلون 11 و 12 نسبت به نایلون 6،6

 02432464407-09

کامپوزیت با الیاف طبیعی

کامپوزیت های الیاف طبیعی مورد استفاده در خودروسازی را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود: 

1) نخست آنهایی که صرفاً در ساخت قطعات تزئینی به کار می روند و نیاز به مقاومت چندان بالایی ندارند. 

2) دسته دیگر آنهایی که کاربرد نیمه باربر دارند و لازم است تا مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی از خود نشان دهند.

دسته اول بیشتر در ساخت قطعات داخل اتاق خودرو همچون رودری، طاقچه عقب و داشبورد کاربرد دارند. دسته دوم در ساخت پوشش سقف و صندوق عقب مورد استفاده قرار می گیرند و لازم است تا در برابر ضربه و بار اعمالی استحکام لازم را داشته باشند.

کامپوزیت های الیاف طبیعی مصرفی در قطعات خودروها علاوه بر داشتن حداقل خواص مکانیکی، از رفتار شکست بسیار خوبی برخوردار هستند. این کامپوزیت ها به صورت غیر ناگهانی و تدریجی می شکنند و همچنین در حین تصادفات، کمتر لبه های تیز و برنده که سرنشین خودرو را زخمی کند تولید می کنند. این کامپوزیت ها به طور خلاصه نسبت به مواد متداول از خواصی مناسب زیر برخوردارند: 

1) سطح نهایی بسیار صاف و نرمی دارند. 

2) ظاهر آنها بسیار بهتر از پلاستیک های ارزان قیمت است. 

3) ازنظر حرارتی در برابر شعله بسیار مقاوم تر از پلاستیک ها هستند. 

4) جاذب اصوات بیرونی هستند. 

5) به مرور زمان تغییر شکل نمی دهند. 

6) نسبت به تغییرات جوی همچون رطوبت مقاوم هستند. 

7) هزینه پایینی دارند.

 02432464407-09

الیاف شیشه

الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده می شوند به دو دسته تقسیم می شوند: 

الف)الیاف مصنوعی 

ب)الیاف طبیعی

کارایی کامپوزیت های پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین می شود. اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریس های پلیمری قرار داده شده اند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد.

ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیت های پلیمری است. این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد. اول اینکه به عنوان چسب الیاف تقویت کننده را نگه می دارد. دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل می دهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل می کند.

سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش می شود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود می بخشد.

تقویت کننده ها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس می تواند موجب تغییر مسیر ترک های موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع در یک صفحه شود.

بحث در مورد مصادیق ماتریس های پلیمری مورد استفاده درکامپوزیت ها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیک های تجاری موجود می باشد. در تئوری تمام گرماسخت ها و گرمانرم ها می توانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند. در عمل، گروه های مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند.

در میان پلیمرهای گرماسخت پلی استر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزین های پلی ایمید بیشترین کاربرد را دارند. در مورد گرمانرم ها، اگرچه گرمانرم های متعددی استفاده می شوند، PEEK، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند. همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزین های دارای منشا طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است.

از الیاف متداول در کامپوزیت ها می توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود. در میان رزین ها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.

 02432464407-09