Die Harzmatrix von thermoplastischen Verbundwerkstoffen besteht aus allgemeinen und speziellen technischen Kunststoffen. Polypropylensulfat (PPS) ist ein typischer Vertreter der speziellen technischen Kunststoffe und wird oft als „Kunststoffgold“ bezeichnet. Zu seinen Leistungsvorteilen zählen: ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, gute mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Selbstentflammbarkeit bis zur UL94 V-0-Klasse. Aufgrund dieser Vorteile und seiner im Vergleich zu anderen Hochleistungsthermoplasten einfachen Verarbeitung und geringen Kosten hat sich PPS als hervorragende Harzmatrix für die Herstellung von Verbundwerkstoffen etabliert.
PPS plus Kurzglasfaser (SGF) Verbundwerkstoff bietet Vorteile wie hohe Festigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, Flammschutz, einfache Verarbeitung, niedrige Kosten usw.
PPS-Verbundwerkstoff mit verlängerten Glasfasern (LGF) zeichnet sich durch hohe Zähigkeit, geringe Verformung, Ermüdungsbeständigkeit, gutes Aussehen usw. aus. Er kann für Laufräder, Pumpengehäuse, Verbindungen, Ventile, Laufräder und Gehäuse von Chemiepumpen, Kühlwasserlaufräder und -gehäuse, Haushaltsgeräteteile usw. verwendet werden.
Worin bestehen also die spezifischen Unterschiede in den Eigenschaften von PPS-Verbundwerkstoffen, die mit Kurzglasfasern (SGF) bzw. Langglasfasern (LGF) verstärkt sind?
Die umfassenden Eigenschaften von PPS/SGF- (Kurzglasfaser) und PPS/LGF- (Langglasfaser) Verbundwerkstoffen wurden verglichen. Der Grund für die Anwendung des Schmelzimprägnierungsverfahrens bei der Herstellung von Schneckengranulat liegt darin, dass die Imprägnierung des Faserbündels in der Imprägnierform erfolgt und die Fasern dadurch nicht beschädigt werden. Der Vergleich der mechanischen Eigenschaften beider Verbundwerkstoffe liefert schließlich wissenschaftlichen und technischen Fachkräften in der Anwendung eine technische Grundlage für die Materialauswahl.
Analyse der mechanischen Eigenschaften
Die in die Harzmatrix eingebrachten Verstärkungsfasern bilden ein Stützgerüst. Wird der Verbundwerkstoff einer äußeren Kraft ausgesetzt, können die Verstärkungsfasern die äußeren Lasten effektiv aufnehmen; gleichzeitig absorbieren sie Energie durch Bruch, Verformung usw. und verbessern so die mechanischen Eigenschaften des Harzes.
Mit steigendem Glasfaseranteil werden mehr Glasfasern im Verbundwerkstoff äußeren Kräften ausgesetzt. Gleichzeitig verringert sich aufgrund der höheren Anzahl an Glasfasern die Dicke der Harzmatrix zwischen den Fasern, was den Aufbau glasfaserverstärkter Rahmen begünstigt. Dadurch kann der Verbundwerkstoff unter äußerer Belastung mehr Spannung vom Harz auf die Glasfasern übertragen, was die Zug- und Biegeeigenschaften des Materials effektiv verbessert.
Die Zug- und Biegeeigenschaften von PPS/LGF-Verbundwerkstoffen sind höher als die von PPS/SGF-Verbundwerkstoffen. Bei einem Massenanteil von 30 % Glasfaser betragen die Zugfestigkeiten von PPS/SGF- und PPS/LGF-Verbundwerkstoffen 110 MPa bzw. 122 MPa; die Biegefestigkeiten liegen bei 175 MPa bzw. 208 MPa; die Biegeelastizitätsmodule betragen 8 GPa bzw. 9 GPa.
Die Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und der Biegeelastizitätsmodul der PPS/LGF-Verbundwerkstoffe erhöhten sich im Vergleich zu den PPS/SGF-Verbundwerkstoffen um 11,0 %, 18,9 % bzw. 11,3 %. Die Längenretention der Glasfasern im PPS/LGF-Verbundwerkstoff ist höher. Bei gleichem Glasfasergehalt weist der Verbundwerkstoff eine höhere Belastbarkeit und bessere mechanische Eigenschaften auf.
Veröffentlichungsdatum: 23. August 2022
