Ehilà! Come fornitore di fibre di carbonio tritate da 10 mm, ultimamente ho ricevuto molte domande su come valutare la qualità di dispersione di questo fantastico materiale in un polimero. Quindi, ho pensato di condividere alcune intuizioni e suggerimenti con tutti voi.
Prima di tutto, parliamo del perché la qualità della dispersione è importante. Quando si utilizza la fibra di carbonio tritata in una matrice polimerica, una buona dispersione è cruciale. Assicura che le fibre di carbonio siano distribuite uniformemente in tutto il polimero, che a sua volta massimizza le proprietà meccaniche del materiale composito. Se le fibre sono raggruppate insieme o non bene - miscelato, il prodotto finale può avere punti deboli, forza incoerente e altri problemi di prestazione.
Ispezione visiva
Uno dei modi più semplici per iniziare a valutare la qualità della dispersione è attraverso l'ispezione visiva. Prendi un piccolo campione della miscela di fibre di polimero - e guardalo al microscopio. È possibile utilizzare un microscopio ottico per un controllo semplice e semplice. Se le fibre sono ben disperse, dovresti vedere le singole fibre distribuite uniformemente nella matrice polimerica. D'altra parte, se noti grandi gruppi o agglomerati di fibre, questo è un segno che la dispersione non è eccezionale.
Un altro metodo visivo è quello di guardare la superficie di una parte modellata o estrusa realizzata dal composito. Una superficie liscia e uniforme di solito indica una buona dispersione. Se vedi patch o fibre ruvide sporgenti in uno schema irregolare, potrebbe significare che le fibre non si dispettono correttamente durante il processo di miscelazione.
Analisi reologica
La reologia riguarda il modo in cui i materiali fluiscono e si deformano. Misurando le proprietà reologiche della miscela di fibra di polimero - carbonio, possiamo ottenere alcuni indizi sulla qualità della dispersione. Quando le fibre sono ben disperse, interagiscono con il polimero in un modo che influisce sulla sua viscosità e comportamento di flusso.
È possibile utilizzare un reometro per misurare la viscosità della miscela a diverse velocità di taglio. In un sistema ben disperso, la viscosità aumenterà gradualmente con l'aggiunta di fibre di carbonio, ma non troppo drasticamente. Se le fibre sono raggruppate, la viscosità può aumentare improvvisamente e in modo irregolare, specialmente a velocità di taglio più elevate. Questo perché i ciuffi agiscono come particelle di grandi dimensioni che interrompono il flusso normale del polimero.
Test meccanici
Il test meccanico è un modo più diretto per valutare le prestazioni del materiale composito, che è strettamente correlato alla qualità della dispersione. Il test di trazione è uno dei test meccanici più comuni. Prendi un campione del composito e lo tiri fino a quando non si rompe, misurando la forza e la quantità di deformazione.
Se le fibre di carbonio sono ben disperse, il composito avrà una migliore resistenza alla trazione e un modulo. Le fibre possono trasferire efficacemente il carico dalla matrice polimerica, aumentando la resistenza complessiva del materiale. Al contrario, un composito scarsamente disperso può avere una resistenza inferiore e può fallire prematuramente a causa delle concentrazioni di stress attorno ai ciuffi di fibre.
Il test di flessione è un altro test utile. Misura la capacità del composito di resistere alla flessione. Simile ai test di trazione, un composito ben disperso funzionerà meglio nei test di flessione, mostrando una maggiore resistenza alla flessione e rigidità.
Conducibilità elettrica
Le fibre di carbonio sono elettricamente conduttive, quindi misurando la conduttività elettrica del polimero - composito in fibra di carbonio, possiamo anche valutare la qualità della dispersione. In un sistema ben disperso, le singole fibre formano una rete conduttiva in tutta la matrice polimerica. Ciò consente il facile flusso di elettroni, con una conduttività elettrica relativamente elevata.
Se le fibre non sono ben disperse, la rete conduttiva viene interrotta. La conduttività elettrica sarà inferiore e può variare ampiamente tra le diverse parti del composito. È possibile utilizzare un semplice misuratore di conducibilità per misurare la resistenza elettrica del composito e calcolare la conducibilità.
Fattori che influenzano la dispersione
Esistono diversi fattori che possono influenzare la qualità di dispersione della fibra di carbonio tritata da 10 mm in un polimero. Il metodo di miscelazione è uno dei fattori più importanti. Le tecniche di miscelazione ad alto taglio, come gemelli - estrusione a vite o agitazione ad alta velocità, sono generalmente più efficaci per rompere i ciuffi di fibre e raggiungere una buona dispersione.
Anche il trattamento superficiale delle fibre di carbonio svolge un ruolo. Le fibre trattate in superficie possono avere una migliore compatibilità con il polimero, il che le aiuta a disperdersi più facilmente. Ad esempio, le fibre con un agente di dimensionamento compatibile con il polimero possono ridurre la tensione superficiale tra le fibre e il polimero, consentendo una migliore bagnatura e dispersione.
La stessa matrice polimerica può anche influenzare la dispersione. Alcuni polimeri hanno una viscosità più elevata, il che può rendere più difficile disperdere le fibre. In questi casi, potrebbe essere necessario regolare le condizioni di elaborazione, come aumentare la temperatura o utilizzare un plastificante per ridurre la viscosità.
Conclusione
Valutare la qualità di dispersione della fibra di carbonio tritata da 10 mm in un polimero è fondamentale per ottenere le migliori prestazioni dal materiale composito. Usando una combinazione di ispezione visiva, analisi reologica, test meccanici e misurazione della conducibilità elettrica, è possibile ottenere una comprensione completa di quanto bene le fibre sono disperse.
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Riferimenti
- "Compositi polimerici rinforzati in fibra di carbonio: lavorazione, produzione e applicazioni" di David Hull e TW Clyne.
- "Reologia: principi, misurazioni e applicazioni" di Christopher W. Macosko.
- "Comportamento meccanico dei materiali" di Norman E. Dowling.