Про переваги арамідних волокон порівняно з вуглецевими

В даний час в області нових композитних матеріалів арамідні волокна і вуглецеві волокна широко використовуються як сировина. Хоча обидва мають надзвичайно високу міцність на розрив і модуль, існує багато відмінностей у продуктивності та використанні. Так у чому ж відображаються відмінності?
Вуглецеве волокно - це високоміцне і високомодульне волокно з вмістом вуглецю понад 90%. Він має такі характеристики, як стійкість до високих температур, стійкість до тертя, провідність, теплопровідність і стійкість до корозії. Його зовнішній вигляд волокнистий, м’який і може бути перероблений у різні тканини. З точки зору використання, він в основному виготовляється в армованих композитних матеріалах для конструкційних матеріалів літаків, електромагнітного екранування та матеріалів для деелектризації, штучних зв’язок та інших матеріалів для заміни тіла, а також високотехнологічних матеріалів для виготовлення корпусів ракет, теплоходів, промислових роботи, автомобільні панелі тощо.
Арамід - це новий тип високотехнологічного синтетичного волокна, який також має чудові властивості, такі як надвисока міцність, високий модуль, стійкість до високих температур, стійкість до кислот і лугів і мала вага. При 560 градусах він не розкладається і не плавиться, має хорошу ізоляцію та стійкість до старіння, а також має тривалий життєвий цикл. Арамідне волокно є дуже важливим матеріалом для національної оборони та військової промисловості, який дуже підходить для потреб сучасної війни. Він також широко використовується в різних сферах національної економіки, таких як аерокосмічна, електромеханічна, будівельна, автомобільна, спортивні товари тощо. Зараз близько 7-8% арамідної продукції використовується для бронежилетів, шоломів тощо ., тоді як аерокосмічні матеріали та спортивні матеріали становлять близько 40%; На такі матеріали, як каркас шин і конвеєрна стрічка, припадає близько 20%, а на високоміцні канати — близько 13%.
Незважаючи на те, що на даний момент ці два матеріали є найпопулярнішими армуючими матеріалами, все ж існують деякі відмінності в їхніх характеристиках, які в основному проявляються в
1. Що стосується механічних властивостей, міцність на розрив араміду може досягати 2815 МПа, модуль пружності становить 126 ГПа, подовження при розриві становить 2,5%, а щільність становить 1,44 г/см ^ 3, що трохи поступається міцності вуглецеве волокно. Однак помітною особливістю араміду є його ударостійкість, більш високе подовження та менша вага.
2. З точки зору стабільності, арамід має дуже хорошу термічну стабільність, яка може розкладатися без деформації під високою температурою. Його можна використовувати протягом тривалого часу при 180 градусах, а його міцність і модуль не змінюються після одного тижня при 150 градусах. Коефіцієнт теплового розширення становить -2x10 ^ -6. У порівнянні з арамідом, вуглецеве волокно також має кращу термічну стабільність.
3. З точки зору термохімічних властивостей, арамід має гарну стійкість до середовища та сильну стійкість до нейтральних хімічних речовин. Однак він легко піддається корозії сильними лугами і кислотами, що трохи поступається за термохімічними властивостями вуглеволокну.
Однак, порівняно з вуглецевим волокном, арамідне волокно має й інші переваги:
1. Арамідні волокна є непровідними, і при їх використанні для армування, подібного до бетонних конструкцій, немає необхідності враховувати такі обмеження, як необхідність ізоляції від сталевих прутків.
2. Вуглецеве волокно має низький опір зсуву і схильне до поломки. Радіус будівельної фаски не повинен бути менше 20 мм, а араміду потрібно лише половина (10 мм).
3. Пружна перевага араміду полягає в його здатності протистояти динамічним навантаженням і локальним силам удару. З точки зору працездатності при будівництві, безсумнівно, найбільш підходящим матеріалом є арамід.
Вид руйнування після армування вуглецевим волокном є крихким без явних ознак, тому, як структурна конструкція, слід прийняти більший коефіцієнт безпеки. Однак модуль пружності тканини з арамідного волокна низький, а подовження високе. За допомогою експериментів було доведено, що процес руйнування пошкоджених простих бетонних компонентів, посилених тканиною з арамідного волокна, залишається пластичним при повторному навантаженні.
У підсумку, порівняно з вуглецевим волокном, арамід має дещо нижчу міцність і хімічні властивості, але інші його характеристики розширили сфери його застосування. Наприклад, арамідні волокна є непровідними, тому, очевидно, не можна використовувати тканину з вуглецевого волокна в структурах з більшою кількістю електричного обладнання, таких як метро та промислові підприємства. Крім того, коли вуглецеве волокно використовується для зміцнення бетонних конструкцій, необхідно забезпечити його ізоляцію від сталевих прутків для запобігання електрохімічної корозії, і використання арамідних волокон не обмежується цією умовою. Крім того, вуглеволокно можна використовувати для армування будинків з відносно стабільними навантаженнями. Для пластичного армування при динамічних навантаженнях і локальних ударах матеріали з арамідного волокна, безсумнівно, є найкращим вибором для частої вібрації на полях доріг і мостів.