Базальтовые, стеклянные и углеродные волокна и полимерные композиты на их основе под термической и механической нагрузкой

Базальтовые, стеклянные и углеродные волокна и полимерные композиты на их основе под термической и механической нагрузкой

Основное внимание в этой работе было уделено исследованию присутствующего на рынке базальтового волокна под термической и механической нагрузкой.

В соответствии с постановлением ЕС 443/2009, производители автомобилей должны сократить выбросы СО2 до 95 г/км до 2020 года. Существуют две основные стратегии сокращения выбросов CO2 и потребления горючего – это лёгкая конструкция и альтернативные системы двигателей.

В этом контексте транспортные средства, работающие на природном газе и топливных элементах, являются перспективными кандидатами для достижения этих целей.

Применяемые в качестве топлива сжатый природный газ (СПГ) или сжатый водород (СВГ) хранятся в резервуарах высокого давления, производимых методом намотки нитью. Поскольку на углеродные волокна приходится не менее 70% стоимости сосуда под давлением, одним из возможных путей является исследование альтернативных армирующих волокон.

В последние годы базальтовое волокно оказались в центре внимания исследователей как конкурентоспособное по стоимости волокно с несколько более высокими механическими свойствами и термической и химической стабильностью, чем волокна из Е-стекла.

Поскольку базальтовые волокна являются натуральным продуктом, химический состав и, следовательно, свойства волокон колеблются в зависимости от региона добычи. Например, большое количество оксида кремния (SiO2) и оксида алюминия (Al2O3) приводит к улучшению механических свойств .

Различные оксиды влияют на другие свойства, такие как термическая и химическая стойкость. Более высокие количества оксида железа приводят к лучшей термостойкости базальтовых волокон по сравнению с волокнами из Е-стекла.

Химический состав исследуемого базальтового волокна приведен в Таблице 1 и сопоставлен с составом стекловолокна из Е-стекла. Базальтовое волокно было получено от ASA.TEC (Австрия) и сравнивалось со стандартным Е-стекловолокном и углерод-НТ волокном T700 от Toray Industries, которые часто используются для изготовления сосудов под давлением.

Номинальные свойства исследуемых волокон приведены в таблице 2, согласно данным, заявленным производителями этих волокон.

В заключение следует отметить, что в отличие от прежнего взгляда, базальтовые волокна и базальт-эпоксидные композиты, по-видимому, имеют более низкое термическое сопротивление, чем стекловолокно и стекло-эпоксидные композиты. 

По сравнению с углеродными волокнами базальтовые и стеклянные волокна выдерживают более высокие максимальные температуры, что можно считать благоприятным для использования в композитных сосудов под давлением. 

Авторы:
Эдуард Кесслер 1,  
Райнер Gadow
2
Йон Штрауб
2 .

1 NuCellSys GmbH, Германия 
2 Институт технологий производства керамических компонентов и композитов (IFKB), Штутгартский университет, Германия

Полный текст:

Использование

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*