混合模塑技術(shù)為聚合物結(jié)構(gòu)部件提供支持

宇宙立方

Victrex公司研發(fā)的基于聚芳醚酮（PAEK）的技術(shù)將注塑材料的設(shè)計(jì)與加工效率以及不斷增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料的高強(qiáng)度特性結(jié)合在一起。
使用金屬材料的設(shè)計(jì)需要應(yīng)對較重的重量、過度浪費(fèi)和制造效率等挑戰(zhàn)。并且隨著飛機(jī)制造商越來越關(guān)注通過減輕材料的重量以及縮短上市時(shí)間來提高燃料效率以及降低整體成本，使得使用金屬作為原材飽受詬病。因此基于聚芳醚酮（PAEK）的復(fù)合材料已經(jīng)在應(yīng)對這些挑戰(zhàn)中初顯成效。
- ~1 z& W2 |, ]  R不斷增強(qiáng)的聚芳醚酮基復(fù)合材料能夠減輕最高70%的材料重量并具有較強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性，同時(shí)具有高于金屬材料5倍的機(jī)械性能。
9 f! V, p, K! m1 o' YVictrex公司基于聚芳醚酮（PAEK）的復(fù)合材料和二次成型材料破裂后的表面。
此外，聚芳醚酮基復(fù)合材料的熱塑性也使得設(shè)計(jì)和制造有了很大的改善，與常規(guī)的金屬材料具有同等的熱量和抗沖擊性，并帶來了熱絕緣和阻隔振動(dòng)/噪音等優(yōu)勢。
聚芳醚酮基復(fù)合材料與熱固性材料
7 L: w0 ~7 G  I4 K  z. l熱固性材料一直是行業(yè)的標(biāo)桿，但是在復(fù)合材料的解決方案出現(xiàn)后，市場的發(fā)展趨勢產(chǎn)生了變化。以聚芳醚酮（PAEK）為基礎(chǔ)的解決方案應(yīng)用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中能夠通過提供改善的耐化學(xué)腐蝕和耐沖擊性；耐用性；以及抵抗火焰、煙霧和毒性（FST）侵蝕的性能來解決使用熱固性材料所面臨的挑戰(zhàn)。并且同時(shí)也具有與熱固性材料類似的剛度、強(qiáng)度及熱膨脹性，熱塑性復(fù)合材料在制造的過程中無需使用高壓鍋，因而具有一個(gè)更快的加工周期。并且它也可以通過回收用于制造其他的組件。而熱塑性復(fù)合材料所面對的一個(gè)最大的挑戰(zhàn)是熱固性材料目前占有了市場的主導(dǎo)地位。隨著對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的需求不斷上升，使用熱塑性聚芳醚酮（PAEK）為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，從性能優(yōu)勢的角度來看應(yīng)該是一個(gè)可行的解決方案。
混合成型
1 d( t2 b8 R" y在每一架商用飛機(jī)上都有著成千上萬個(gè)支架，能夠減輕重量并提供長期穩(wěn)定強(qiáng)度的材料解決方案對那些正在尋求提高燃料效能和減少維護(hù)要求的制造商來說是非常具有吸引力的。組件的應(yīng)用范圍可以從夾鉗到承擔(dān)高負(fù)載的結(jié)構(gòu)支架。在負(fù)載的應(yīng)用中，混合成型的加工方法相比目前的技術(shù)前進(jìn)了一大步。
2 J6 r; b$ c8 {& f混合成型技術(shù)將優(yōu)化、復(fù)雜的注塑特點(diǎn)與機(jī)械強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料結(jié)合在了一起。這種加強(qiáng)的組合也可以根據(jù)所需應(yīng)用的材料屬性用于碳或玻璃纖維上。不同于常規(guī)的模壓金屬或復(fù)合材料，新的加工工藝可以使用預(yù)成型的復(fù)合形狀。然后再插入到一個(gè)模塑工具中進(jìn)行注塑級(jí)的二次成型。
表1：標(biāo)準(zhǔn)的Victrex公司基于聚芳醚酮注模材料在高于或低于143℃的Tg溫度范圍下的性能變化。
5 w% m7 z' `9 S3 ~( X% N從歷史上看，在聚芳醚酮復(fù)合材料上再進(jìn)行聚芳醚酮塑模并不實(shí)用，因?yàn)樵鯓邮箖烧呔o密地連接在一起成為了一個(gè)挑戰(zhàn)。
而使用新的基于聚芳醚酮的聚合物，是否能夠成功地將聚芳醚酮復(fù)合材料與聚芳醚酮復(fù)合材料塑模并緊密地結(jié)合在一起，現(xiàn)在這個(gè)可能性是開放的。
Tri-Mack塑料制造公司，是一家航空航天用高溫?zé)崴苄詷渲蛷?fù)合材料模塑供應(yīng)商，他們與Victrex公司在基于聚芳醚酮（PAEK）的混合模塑支架研發(fā)方面進(jìn)行合作。由此產(chǎn)生了一個(gè)與不銹鋼和鈦材料相比能夠減少60%的重量，并能夠提供相同或更好機(jī)械性能諸如強(qiáng)度、剛度和耐用性的設(shè)計(jì)。在這個(gè)加工過程中，Tri-Mack塑料制造公司能夠在幾分鐘內(nèi)就完成支架的制造，而使用相同的金屬或熱固性材料可能需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行加工。較短的加工時(shí)間，較少的能源需求以及減少浪費(fèi)有助于降低整體部件的成本。
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$ a4 F9 n9 _' ?1 ^% V5 b% x; b與PEEK相比
隨著對材料的要求越來越高，一個(gè)常見的問題是：“Victrex公司制造的聚醚醚酮(PEEK)材料最高的使用溫度是多少？”通常，假設(shè)這個(gè)最高使用溫度是聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。那么在無定形聚合物或熱固性材料的情況下，這將是一個(gè)上限。
在超過100°C攝氏度（212°F華氏） 的溫度中短纖維填充Victrex聚醚醚酮(PEEK)材料的機(jī)械性能也與航空航天級(jí)的鋁進(jìn)行了對比在溫度為100°C攝氏度（212°F華氏）時(shí)鋁的性能開始顯著地下降，而Victrex 聚醚醚酮(PEEK)材料性能類似，特別是在聚合物的Tg溫度之上。
. G7 U2 g% T, e! S  O! N( c; H, q使用Victrex公司的基于聚芳醚酮的碳纖維復(fù)合材料制造的航空航天支架。
總結(jié)
; o; f6 Q1 F9 Y像Victrex公司這樣的材料解決方案供應(yīng)商，了解制造商對改善燃料效率和成本的需求，因此研發(fā)了一種新的基于聚芳醚酮（PAEK）的聚合物以及復(fù)合材料混合模塑成型技術(shù)。這兩個(gè)技術(shù)進(jìn)步，使得工程師可以設(shè)計(jì)出更強(qiáng)、更輕，比目前所使用的金屬和熱固性解決方案成本更低的部件。提供能夠?qū)崿F(xiàn)的性能優(yōu)勢，Victrex公司基于聚芳醚酮（PAEK）的復(fù)合材料和混合成型塑模技術(shù)能夠幫助塑造未來的飛機(jī)。

忠平

這個(gè)材料有點(diǎn)意思

韓寒11

厲害了，未來的飛機(jī)會(huì)越造越大，而且會(huì)越來越輕

xiaobing86203

這種材料技術(shù)希望能早日應(yīng)用到新能源汽車上