Comparaison des performances des composites PPS renforcés de fibres de verre longues/courtes
Les matériaux composites en fibres de verre courtes (SGF) remplis de PPS présentent les avantages d'une résistance élevée, d'une résistance élevée à la chaleur, d'un retardateur de flamme, d'un traitement facile, d'un faible coût, etc., dans l'automobile, l'électronique, l'électricité, la mécanique, l'instrumentation, l'aviation, l'aérospatiale, l'armée et d'autres domaines ont fait des demandes.
Fibre de verre longue chargée PPS (LGF)les matériaux composites ont les avantages d'une ténacité élevée, d'un faible gauchissement, d'une résistance à la fatigue, d'un bon aspect du produit, etc. pièces d'appareils.
Alors, quelles sont les différences spécifiques dans les performances des composites PPS renforcés de fibres de verre courtes (SGF) et de fibres de verre longues (LGF) ?
Dans cet article, les performances globales des composites PPS / SGF (fibres de verre courtes) et des composites PPS / LGF (fibres de verre longues) sont comparées, dans lesquelles les composites PPS / LGF sont préparés par un procédé d'imprégnation à l'état fondu et les composites PPS / SGF sont préparés par processus de granulation à double vis de mélange à l'état fondu, la raison de l'utilisation du processus d'imprégnation à l'état fondu est de réaliser l'imprégnation des faisceaux de fibres dans la filière d'imprégnation, et la fibre n'endommage pas les fibres. Enfin, la comparaison des propriétés mécaniques des deux données fournira un support technique pour le côté application des scientifiques dans la sélection des matériaux.
Analyse des performances mécaniques
Les fibres de renfort ajoutées à la matrice de résine peuvent former un squelette de support, et lorsque le composite est soumis à des forces externes, les fibres de renfort peuvent supporter efficacement l'effet des charges externes ; en même temps, ils peuvent absorber de l'énergie par fracture et déformation pour améliorer les propriétés mécaniques de la résine. La figure suivante montre les propriétés de traction et de flexion des composites PPS/SGF et PPS/LGF avec différentes teneurs en fibres de verre, respectivement.
On peut voir que la résistance à la traction et la résistance à la flexion des composites augmentent progressivement en augmentant la quantité de fibre de verre ajoutée. La raison principale est que lorsque la teneur en fibres de verre augmente, il y a plus de fibres de verre dans le matériau composite pour supporter la force externe, et la matrice de résine entre les fibres de verre devient plus mince en raison de l'augmentation de la quantité de fibres de verre, qui est plus favorable à la construction de la charpente renforcée de fibres de verre ; par conséquent, l'augmentation de la teneur en fibres de verre rend le matériau composite sous la charge appliquée, la contrainte est davantage transférée de la résine aux fibres de verre, ce qui améliore efficacement les propriétés de traction et de flexion du matériau composite. Les propriétés de traction et de flexion du composite sont efficacement améliorées.
Les propriétés de traction et de flexion des composites PPS/LGF sont supérieures à celles des composites PPS/SGF. À une fraction massique de fibres de verre de 30 %, les résistances à la traction des composites PPS/SGF et PPS/LGF sont respectivement de 110 MPa et 122 MPa ; les résistances à la flexion sont respectivement de 175 MPa et 208 MPa ; et le module d'élasticité en flexion est de 8 GPa et 9 GPa, respectivement.
La résistance à la traction, la résistance à la flexion et le module d'élasticité en flexion des composites PPS/LGF étaient respectivement de 11,0 %, 18,9 % et 11,3 % supérieurs à ceux des composites PPS/SGF. la rétention de longueur de la fibre de verre dans les composites PPS/LGF était plus élevée, et les composites avaient une meilleure résistance à la charge et des propriétés mécaniques sous la même teneur en fibre de verre.
La figure ci-dessous montre la résistance aux chocs avec entaille et la résistance aux chocs sans entaille des composites PPS/LGF et PPS/SGF.
On peut voir que la résistance aux chocs du composite diminue à faible teneur en fibres de verre, principalement parce que la faible teneur en fibres de verre ne peut pas former un meilleur réseau de transfert de contraintes dans le composite, ce qui fait que la fibre de verre existe sous forme de défauts lorsque le composite est soumis à une charge d'impact, ce qui entraîne une diminution de la résistance globale aux chocs du composite.
Les défauts ci-dessus sont les pointes de fibres de verre ou pointes de fissures ; la rupture des composites thermoplastiques est déclenchée par les pointes de fibres de verre ou les pointes de fissures, qui commencent à se propager à partir de ce point jusqu'à ce que le composite soit complètement détruit. Lorsque la teneur en fibre de verre est faible, la pointe en fibre de verre est augmentée dans le composite et les performances d'impact seront réduites dans une certaine mesure car l'effet de la pointe en fibre de verre sur la fracture du composite est supérieur à celui du verre renfort fibreux.
Avec l'augmentation de la teneur en fibres de verre, la fibre de verre dans le composite peut former un réseau spatial efficace, et l'effet de renforcement est supérieur à l'effet de la pointe de la fibre de verre, ce qui peut mieux transférer la charge appliquée à la fibre de renforcement sous l'effet de charge appliquée, puis améliorer les performances globales du composite. meilleure résistance aux chocs. La résistance aux chocs du PPS/LGF à 30 % de fraction massique de fibres de verre est supérieure de 19,4 % à celle du PPS/SGF, de 31 kJ/m2 à 37 kJ/m2, et la résistance aux chocs avec entaille est supérieure de 54,5 % (de 7,7 kJ/m2 à 11,9 kJ/m2).
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