混合模塑技术为聚合物结构部件提供支持

宇宙立方 · 发表于 2017-4-4 10:45:53

Victrex公司研发的基于聚芳醚酮（PAEK）的技术将注塑材料的设计与加工效率以及不断增强的热塑性复合材料的高强度特性结合在一起。
使用金属材料的设计需要应对较重的重量、过度浪费和制造效率等挑战。并且随着飞机制造商越来越关注通过减轻材料的重量以及缩短上市时间来提高燃料效率以及降低整体成本，使得使用金属作为原材饱受诟病。因此基于聚芳醚酮（PAEK）的复合材料已经在应对这些挑战中初显成效。
不断增强的聚芳醚酮基复合材料能够减轻最高70%的材料重量并具有较强的抗化学腐蚀性，同时具有高于金属材料5倍的机械性能。
Victrex公司基于聚芳醚酮（PAEK）的复合材料和二次成型材料破裂后的表面。
此外，聚芳醚酮基复合材料的热塑性也使得设计和制造有了很大的改善，与常规的金属材料具有同等的热量和抗冲击性，并带来了热绝缘和阻隔振动/噪音等优势。
聚芳醚酮基复合材料与热固性材料
热固性材料一直是行业的标杆，但是在复合材料的解决方案出现后，市场的发展趋势产生了变化。以聚芳醚酮（PAEK）为基础的解决方案应用在结构构件中能够通过提供改善的耐化学腐蚀和耐冲击性；耐用性；以及抵抗火焰、烟雾和毒性（FST）侵蚀的性能来解决使用热固性材料所面临的挑战。并且同时也具有与热固性材料类似的刚度、强度及热膨胀性，热塑性复合材料在制造的过程中无需使用高压锅，因而具有一个更快的加工周期。并且它也可以通过回收用于制造其他的组件。而热塑性复合材料所面对的一个最大的挑战是热固性材料目前占有了市场的主导地位。随着对结构构件的需求不断上升，使用热塑性聚芳醚酮（PAEK）为基础的系统，从性能优势的角度来看应该是一个可行的解决方案。
混合成型
在每一架商用飞机上都有着成千上万个支架，能够减轻重量并提供长期稳定强度的材料解决方案对那些正在寻求提高燃料效能和减少维护要求的制造商来说是非常具有吸引力的。组件的应用范围可以从夹钳到承担高负载的结构支架。在负载的应用中，混合成型的加工方法相比目前的技术前进了一大步。
混合成型技术将优化、复杂的注塑特点与机械强度不断增强的热塑性复合材料结合在了一起。这种加强的组合也可以根据所需应用的材料属性用于碳或玻璃纤维上。不同于常规的模压金属或复合材料，新的加工工艺可以使用预成型的复合形状。然后再插入到一个模塑工具中进行注塑级的二次成型。
表1：标准的Victrex公司基于聚芳醚酮注模材料在高于或低于143℃的Tg温度范围下的性能变化。
从历史上看，在聚芳醚酮复合材料上再进行聚芳醚酮塑模并不实用，因为怎样使两者紧密地连接在一起成为了一个挑战。
而使用新的基于聚芳醚酮的聚合物，是否能够成功地将聚芳醚酮复合材料与聚芳醚酮复合材料塑模并紧密地结合在一起，现在这个可能性是开放的。
Tri-Mack塑料制造公司，是一家航空航天用高温热塑性树脂和复合材料模塑供应商，他们与Victrex公司在基于聚芳醚酮（PAEK）的混合模塑支架研发方面进行合作。由此产生了一个与不锈钢和钛材料相比能够减少60%的重量，并能够提供相同或更好机械性能诸如强度、刚度和耐用性的设计。在这个加工过程中，Tri-Mack塑料制造公司能够在几分钟内就完成支架的制造，而使用相同的金属或热固性材料可能需要花费几个小时进行加工。较短的加工时间，较少的能源需求以及减少浪费有助于降低整体部件的成本。

与PEEK相比
随着对材料的要求越来越高，一个常见的问题是：“Victrex公司制造的聚醚醚酮(PEEK)材料最高的使用温度是多少？”通常，假设这个最高使用温度是聚合物的玻璃化转变温度（Tg）。那么在无定形聚合物或热固性材料的情况下，这将是一个上限。
在超过100°C摄氏度（212°F华氏）的温度中短纤维填充Victrex聚醚醚酮(PEEK)材料的机械性能也与航空航天级的铝进行了对比在温度为100°C摄氏度（212°F华氏）时铝的性能开始显著地下降，而Victrex 聚醚醚酮(PEEK)材料性能类似，特别是在聚合物的Tg温度之上。
使用Victrex公司的基于聚芳醚酮的碳纤维复合材料制造的航空航天支架。
总结
像Victrex公司这样的材料解决方案供应商，了解制造商对改善燃料效率和成本的需求，因此研发了一种新的基于聚芳醚酮（PAEK）的聚合物以及复合材料混合模塑成型技术。这两个技术进步，使得工程师可以设计出更强、更轻，比目前所使用的金属和热固性解决方案成本更低的部件。提供能够实现的性能优势，Victrex公司基于聚芳醚酮（PAEK）的复合材料和混合成型塑模技术能够帮助塑造未来的飞机。

忠平 · 发表于 2017-4-4 16:31:09

这个材料有点意思

韩寒11 · 发表于 2017-4-4 20:21:01

厉害了，未来的飞机会越造越大，而且会越来越轻

xiaobing86203 · 发表于 2017-4-5 09:23:00

这种材料技术希望能早日应用到新能源汽车上

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