Os polímeros são um dos materiais mais utilizados e conhecidos do século XXI. Entretanto, polímeros puros não são suficientes para uso em indústrias que exigem grande resistência e excelente resistência ao calor. Como resultado, os compósitos termoplásticos são os materiais preferidos, e a criação desses novos materiais exigirá a superação de obstáculos como alto consumo de energia, custos elevados de materiais, confiabilidade e reciclabilidade.

A fibra de carbono (CF) tem atraído a atenção dos pesquisadores por causa de suas excelentes características, como leveza, resistência a altas temperaturas, baixa densidade, alto módulo e boa resistência química. CF também é um material único com alta relação resistência-peso, baixa toxicidade, reciclável, não corrosivo e boa resistência ao desgaste. Em geral, o CF possui propriedades elétricas, físicas, mecânicas e térmicas significativas.

O material compósito termoplástico refere-se ao polímero termoplástico(como polietileno (PE), poliamida (PA), sulfeto de polifenileno (PPS), polieterimida (PEI) e poliéter éter cetona (PEEK) como matriz, com uma variedade de fibras contínuas/descontínuas (como fibra de carbono, fibra de vidro , etc.) como o reforço do material compósito.

Os compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono (CFRTP) possuem excelentes propriedades térmicas, mecânicas e elétricas, tornando-os amplamente utilizados em aplicações de construção civil, marítima, automotiva, artigos esportivos e aeronaves.

A fibra de carbono é um material promissor para reforçar a matriz polimérica. Existem vários tipos de materiais CF dependendo de seus precursores/matérias-primas, propriedades e temperaturas de processamento na fase de tratamento térmico. CF também pode ser classificado de acordo com fibras descontínuas e contínuas (a orientação das fibras dentro da matriz) ou seu comprimento. Como resultado, muitos fabricantes produzem diferentes tipos de CF.

Por exemplo, compósitos baseados em fibras descontínuas são usados ​​em aplicações de alto volume onde as propriedades são quase isotrópicas. Os compósitos contínuos à base de fibras, por outro lado, são amplamente utilizados em aplicações de baixo volume onde são necessárias propriedades mecânicas mais elevadas em uma ou ambas as direções, como vigas de suporte, placas de impacto e contenção.

Os compósitos de fibra de carbono à base de resina termoplástica apresentam cristalização e transição vítrea durante o processamento, enquanto os compósitos de fibra de carbono à base de resina termoendurecível apresentam reticulação e reações de cura. Do ponto de vista da dificuldade do processo, o compósito termoplástico de fibra de carbono é mais difícil de infiltrar do que o compósito termofixo de fibra de carbono no processo de preparação, mas, ao mesmo tempo, as vantagens também são óbvias: tem um ciclo de moldagem curto, bom impacto resistência, soldável, pode realizar moldagem secundária e alta liberdade de projeto estrutural.

Várias peças feitas de materiais compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono têm as vantagens de baixa densidade, alta resistência, tenacidade relativamente alta, reciclagem e reutilização, e têm uma ampla gama de perspectivas de aplicação na indústria aeroespacial, militar, máquinas de ponta, medicina e outros campos .

Cinco principais compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono

1. PPS reforçado com fibra de carbono
PPS é uma resina termoplástica semicristalina com excelentes propriedades mecânicas, resistência à erosão química, retardador de chama e assim por diante. O método de reforço da fibra de carbono também tem um efeito muito óbvio no desempenho do PPS. Na faixa abaixo de 50%, quanto maior a proporção de volume de fibra de carbono no material compósito termoplástico, maiores serão as propriedades mecânicas do material compósito.

(PA+LCF)

4. material compósito de poliéter éter cetona (PEEK) reforçado com fibra de carbono
O compósito PEEK reforçado com fibra de carbono é um tipo de material compósito com plástico de engenharia especial poliéter éter cetona (PEEK) como matriz de resina de fase contínua e fibra de carbono (CF) como reforço de fase dispersa. Atualmente, os compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono contínua são usados ​​principalmente nos campos aeroespacial, de satélite, militar e outros.

5. Material compósito CF/PEI
PEI é um tipo de polímero amorfo de alto desempenho com excelentes propriedades mecânicas, isolamento elétrico, resistência à radiação, resistência a altas e baixas temperaturas e resistência ao desgaste. Compósitos CF/PEI com diferentes orientações CF possuem diferentes propriedades de atrito, módulo de tração, tenacidade e deformação. Através do processo de modificação, a interface entre a matriz CF e PEI pode ser melhorada, de modo que o número de fibras arrancadas quando o material é quebrado seja bastante reduzido, e a resistência à tração, resistência ao escoamento, módulo de elasticidade e coeficiente elástico de CF/PEI composto são melhorados.



Atualmente, os compósitos termoplásticos apresentam notável maturidade e inovação no estado técnico. Esses materiais têm sido amplamente utilizados em diversas indústrias devido às suas propriedades únicas, como leveza, alta resistência, reciclabilidade e flexibilidade de processamento. Os países estrangeiros começaram a usá-lo em grande escala. Fornecedores de materiais representados por TenCate, Victrex, etc., fornecedores de equipamentos de automação representados por Automated Dynamics e unidades de pesquisa de manufatura representadas por KVE, TPRC, FOKKER, etc. As empresas de aplicações de aviação representadas por Airbus e Boeing desenvolveram-se sistematicamente e suas tecnologias tornaram-se cada vez mais perfeito. Ao mesmo tempo, a tendência atual mostra que os compósitos termoplásticos estão se desenvolvendo na direção de melhor desempenho, menor custo e maior proteção ambiental. Especialmente na indústria aeroespacial, na indústria automóvel, na construção e na eletrónica, estes materiais desempenham um papel cada vez mais importante.