Il polyumer fibrorinforzato (FRP) è composto da resina polimerica plastica (resina polimerica plastica) e fibra di rinforzo. Dopo che i due materiali sono stati sintetizzati in FRP, non solo può mantenere le caratteristiche del suo materiale originale, ma rafforza anche le prestazioni complessive dell'FRP, migliorando notevolmente la resistenza e la rigidità del nuovo materiale.
Le resine polimeriche sono generalmente appiccicose e facili da modellare, ma la loro durezza è relativamente debole. La resina contenuta nel materiale può proteggere il materiale dall'abrasione e proteggere la sua superficie dalla corrosione chimica. Non solo, il materiale può essere utilizzato anche come legante per il rinforzo delle fibre.
A causa dell'elevata resistenza e della consistenza leggera, i materiali compositi FRP sono stati ampiamente utilizzati nella difesa, nell'aviazione e in altri campi. Negli ultimi anni, la gamma di applicazioni di questo materiale è stata ulteriormente ampliata ed è stato utilizzato per la produzione di auto di lusso, turbine eoliche, serbatoi di gas naturale compresso e altre apparecchiature. I principali produttori preferiscono anche il FRP per la sua leggerezza, elevata resistenza e elevata rigidità. È un buon materiale leggero e può anche risparmiare energia durante il trasporto. Inoltre, grazie alla sua forza, durata e struttura chimica, l'FRP ha iniziato ad essere applicato ad attrezzature industriali, edifici e altre infrastrutture.
▶ Produzione di materiale composito FRP
Il processo di produzione dei materiali compositi FRP richiede molto calore e pressione per ottenere l'incollaggio dei materiali compositi.
▶ Preparazione delle fibre
Per la produzione di FRP in fibra di carbonio e fibra di vetro, sono indispensabili condizioni di alta temperatura. La fibra di carbonio può essere prodotta carbonizzando fibra di poliacrilonitrile, fibra di pece, fibra di viscosa o fibra fenolica. La produzione della fibra di carbonio comprende quattro processi: filatura della fibra, stabilizzazione termica (preossidazione), carbonizzazione e grafitizzazione. I cambiamenti chimici associati includono deidrogenazione, ciclizzazione, pre-ossidazione, ossidazione e disossidazione. Viene trasformato in" fibra bianca" attraverso una serie di forni ad alta temperatura, e successivamente trasformati in" fibra nera" dopo ossidazione e carbonizzazione. La fibra di vetro è prodotta da un forno ad alta temperatura attraverso processi di fusione, trafilatura, avvolgimento, tessitura e altri processi ad alta temperatura, a seconda delle esigenze specifiche delle parti prodotte.
▶ Produzione di parti
Attualmente, ci sono molti modi per elaborare e produrre parti realizzate con materiali compositi FRP. Generalmente, prima o durante la lavorazione delle parti, le fibre di rinforzo vengono miscelate con polimeri, quindi poste in uno stampo e le parti vengono realizzate nella forma finale mediante stratificazione e riscaldate. Per alcune parti con più bordi e angoli e forme più complesse, la fibra e la resina possono essere inserite nella fessura dello stampo, schiacciate nella materia prima e quindi riscaldate. Per tubi e altri pezzi lunghi, la fibra e la resina possono essere estruse con uno stampo e polimerizzate ad alta temperatura.
▶ Applicazione materiale
Se il processo di preparazione viene migliorato, anche il costo di produzione e la densità energetica dei materiali compositi FRP possono essere ridotti. È ampiamente utilizzato in varie applicazioni per ottenere il risparmio energetico e il miglioramento dell'efficienza energetica.
Automobile: per l'industria automobilistica, che si sforza di ottenere la leggerezza, questo materiale è molto importante. Può migliorare l'efficienza energetica e il risparmio di carburante dei veicoli, rispettando allo stesso tempo gli standard di sicurezza. Se il veicolo ottiene una riduzione del peso del 10%, il risparmio di carburante aumenterà del 6-8%, il che equivale a estendere del 10% l'autonomia di un veicolo elettrico puro. Rispetto all'acciaio tradizionale, la fibra di vetro FRP può ridurre la massa del 25-30%, mentre il materiale composito in fibra di carbonio può ridurre la massa del 60-70%.
Turbina eolica: il materiale composito in fibra di carbonio FRP ha elevata durezza, leggerezza e forte resistenza alla fatica. Può ridurre il peso delle pale della turbina ed estendere la lunghezza delle pale, migliorando così l'efficienza energetica della generazione di energia eolica. A partire dal 2018, le centrali eoliche potrebbero diventare il maggior consumatore di materiali compositi in fibra di carbonio FRP.
Serbatoi di stoccaggio del gas naturale compresso: i serbatoi di stoccaggio utilizzati nei veicoli devono avere una consistenza leggera e un'elevata resistenza e possono immagazzinare idrogeno e gas naturale. Sebbene il materiale composito in fibra di carbonio FRP soddisfi i requisiti dei serbatoi di stoccaggio dei veicoli e dei serbatoi di idrogeno ad alta pressione, il suo costo è piuttosto elevato.
Apparecchiature industriali: a causa dell'elevata resistenza alla corrosione di questo tipo di materiale composito, può migliorare le prestazioni di apparecchiature e componenti industriali. Questo materiale può migliorare le prestazioni di scambiatori di calore, ventilatori, soffianti e altre apparecchiature, può resistere a temperature elevate, prolungare la durata di tubi e serbatoi di stoccaggio e migliorare l'isolamento elettrico delle apparecchiature meccaniche.
A causa delle eccellenti prestazioni del materiale, altre industrie e apparecchiature correlate come costruzioni, strade e ponti, navi marittime e linee di trasmissione di potenza potrebbero trarne vantaggio.