Полимер инфо - Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

Композитные профили — это легкий и прочный материал, который широко используются в современной архитектуре. Углепластик и стеклокомпозиты легче, но прочнее и тверже (в расчёте на единицу веса) в сравнении с алюминием и сталью. По этой причине их широко применяют в инфраструктурном и гражданском строительстве.

Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

Что это такое

Полимерные композиционные материалы — результат смешения двух веществ:

  • полимерной основы;
  • армирующего наполнителя.

Это делают для получения продукта с качеством, превосходящим свойства оригинальных компонентов по отдельности. Другими словами, идея состоит в том, чтобы создать продукт, обладающий характеристиками, которых нет у чистых полимеров.

Классический полимерный композит делают из термопластичных или термореактивных полимеров. Профили сначала формуются на станке. Потом под воздействием высоких температур активируются химические реакции отвержения. В результате получается продукт с оригинальными свойствами.

Какие материалы используют в современных полимерных композитах

Полимерную матрицу чаще всего отливают из таких полимеров.

  • полиэфирная смола;
  • винилэфирная смола;
  • эпоксидная смола;
  • полиэфирамид;
  • полиэтилен;
  • полипропилен.

Химические добавки:

  • мел (СаСО₃);
  • тальк;
  • УФ-поглотители;
  • антипирены.

Армирующие материал:

  • стекловолокно;
  • углеродное волокно;
  • арамидное волокно.

Полипропилен и полиэтилен — два лидера композитного производства

Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

И полипропилен, и полиэтилен очень похожи, но отличаются по некоторым уникальным характеристикам.

Полиэтилен. Самый распространённый и широкоиспользуемый. Занимает до 70% рынка. Популярен за счёт универсальности и доступной цены. Используется повсеместно — от пищевого производства до строительства.

Полипропилен. Второй по востребованности пластик после полиэтилена.  Выигрывает у PE в прочности, более устойчив к усталости, ударам, нагреву и температурным перепадам.

В целом, полиэтилен более легкий, эластичный, с хорошей устойчивостью к истиранию. Полипропилен более твердый и может использоваться в конструкционных целях.

Чем ПП отличается от ПЭ?

Оба материала очень податливы, эластичны, с относительно одинаковой ударопрочностью. Ключевой фактор, отличающий полиэтилен от полипропилена — стабильность полимерной матрицы. Плотность полипропилена фиксирована и не зависит от типа наполнителя. С другой стороны, разные марки полиэтилена очень сильно отличаются в зависимости от вида армирующего наполнителя и добавок.

Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

Вот краткий обзор других отличий:

Полипропилен Полиэтилен
Изначально прозрачный. Легко окрашивается в любой цвет. Изначально полупрозрачный или молочного цвета. Трудно колеровать.
Легче, обладает большей прочностью на единице веса. Эластичнее. Прочность и плотность сильно зависят от армирующего наполнителя и добавок.
Повышенная стойкость к растрескиванию, кислотам, органическим растворителям и электролитам. Не обладает повышенной химической устойчивостью, но лучше выдерживать низкие температуры.
Имеет высокую температуру плавления. Не желательно нагревать выше 100 градусов.
Более жесткий и устойчивый к механическому давлению. Прочнее на изгиб, более устойчив к истиранию

Как добавки помогают улучшить свойства полипропилена? Виды полипропилена

В производстве композитов, полипропилен не используют в чистом виде. Этому мешают некоторые объективные недостатки материала, как то:

  • слабая устойчивость к ультрафиолету;
  • хрупкость при температуре ниже -20°C;
  • уязвимость к сильным щелочам и окислителями.

Добавление сополимеров, осветлителей, антипиренов, минералов и других веществ добавки дополнительно улучшает физические и механические свойства полипропилена, устраняя перечисленные выше недостатки.

В зависимости от типа добавок и применяемых наполнителей, получают разные разновидности полипропилена:

  • РРН – простейший вид, применяется для внутренних работ
  • РРВ – конструкционный полипропилен, из которого делать композитные профили и армирование для бетона
  • PPR – полимер, обладающий повышенной термостойкостью. Применяется для труб отопления, тёплых полов и других похожих изделий.
  • PРs – огнестойкий композит для помещений с повышенными требованиями к пожарной безопасности.

Есть и менее распространённые виды PP, с уникальными электропроводящими, шумоизоляционными и другими свойствами.

Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

Преимущества

Полимер, армированный стекловолокном или углеродом, надёжный и безопасный для человека материал. Но на этом его преимущества не исчерпываются. Среди других заметных достоинств:

Соотношение малого веса и высокой прочности. По соотношению прочности на единицу веса в 4 раза прочнее алюминия. Почти в два раза превосходит по прочности мягкие марки стали и в 7,5-8,5 раз легче. Монтаж композитных конструкций выполняется быстро  и легко по сравнению с другими материалами аналогичного назначения.

Лёгкость механической обработки. Материал обрабатывается вручную. Специальный инструмент не нужен.

Стабильность. Композит сохранять первоначальную форму и прочность даже при воздействии влаги, химических веществ и многих других агрессивных факторов окружающей среды.

Дизайн. Легко колеруется. Имитирует дерево, натуральный камень и другие материалы. Не теряет в эстетике с течением времени.

Коррозионная стойкость. Все композиты по своей природе устойчивы к коррозии. Полипропилен за счёт большей плотности и стабильности полимерной матрицы сохраняет устойчивость к растрескиванию и коррозии на протяжении десятилетий. Это делает его особенно пригодным для наружных работ.

Ещё один важный плюс — долговечность. Композит не «устаёт» от многократного изгибания под механическим воздействием. В отличие от алюминия и стали.

Сферы применения

Здесь лишь несколько примеров отраслей, которые успешно используют композитные материалы вместо более традиционных:

  • аэрокосмическая;
  • железнодорожная;
  • автомобильная промышленность;
  • сельское хозяйство;
  • пищевая промышленность;
  • судостроение;
  • медицина;
  • горнодобывающая промышленность, нефть и газ;
  • строительство.

Композиты используются во всех отраслей промышленности. В широком потребительском секторе их применят для производства металлопрофилей разного назначения, в мебельном производстве, монтаже оросительных систем в фермерских и тепличных хозяйствах.

Композитный профиль: предназначение материала и его достоинства

На мировом рынке полимеров полипропилен занимает второе место (30%), уступая только полиэтилену. В России этот разрыв ещё выше. Потребление изделий из PP в РФ ниже европейского в три раза. При этом спрос на его активное внедрение есть практически во всех. Особенно в быстро развивающейся строительной отрасли.

polimer
Оцените автора
Полимер инфо
Добавить комментарий