Зачем использовать полиуретановые пултрузионные композиты для каркасов фотоэлектрических систем? 

Пултрузия используется для производства композитов уже несколько десятилетий. Полиуретан стал “новым фаворитом” в индустрии композитов на основе смол благодаря своим превосходным механическим свойствам, возможности формования при низком давлении, быстрому отверждению, отсутствию выделения стирола и другим преимуществам, которые выгодно отличают его от традиционных смол.

I. Сырье

01, матрица из полиуретановой смолы

Полиуретан – это полимер, содержащий уретановые группы (-NHCOO-) в основной цепи, синтезированный из олигомерных полиолов и изоцианатов. По сравнению с обычными смолами, полиуретан лучше связывается с армирующими материалами, что приводит к повышению ударопрочности, механических свойств и атмосферостойкости.
Полиуретановая смола не содержит летучих веществ, таких как стирол, что соответствует национальным требованиям “усиления прикладных исследований и разработки экологически чистых продуктов, а также продвижения легких и маломощных технологий”.
Полиуретан, используемый в пултрузионном формовании, обладает такими преимуществами, как низкая вязкость и высокая скорость формования. Типичные свойства полиуретановых смол для пултрузии приведены в таблице ниже.

02, Армированные материалы

Стекловолокно
Стекловолокно – это хрупкий материал с высоким модулем упругости, высокой прочностью на растяжение и малым удлинением при разрыве. Его преимущество в том, что механические свойства могут быть разработаны, а структура продукта может быть гибко спроектирована в зависимости от необходимости улучшения общих характеристик продукта, и оно широко используется в качестве армирующего материала для композитов с матрицей смолы. В следующей таблице приведены основные свойства двух видов стекловолокна.

Углеродное волокно
Как превосходный армирующий материал, углеродное волокно обладает такими преимуществами, как высокая удельная прочность и удельный модуль, низкая плотность, низкий коэффициент теплового расширения, низкий коэффициент трения, низкое удлинение и хорошая устойчивость к низким температурам. Различные характеристики и свойства углеродного волокна могут быть выбраны в соответствии с требованиями к применению в различных областях. Характеристики и свойства углеродного волокна приведены в таблице ниже.

Полиуретановые смолы обладают хорошими смачивающими свойствами для волокон, но для того, чтобы они образовали хорошую поверхность, необходима более высокая прочность связи. Поэтому в процессе производства углеродного волокна его обычно подвергают обработке. Основная цель – предотвратить адсорбцию волокном примесей и воды, содержащихся в воздухе, и защитить активные группы на поверхности волокна; в то же время она может улучшить пучковую функцию волокна, повысить его смачиваемость и оказать определенное армирующее действие.

Однако большинство современных исследований композитов на основе полиуретановых матриц, армированных углеродными волокнами, сосредоточены на коротких волокнах. В отличие от этого, когда непрерывные углеродные волокна применяются в композитах на основе полиуретана, содержание углеродных волокон значительно увеличивается, площадь взаимодействия с матрицей полиуретановой смолы велика, сила межфазного сцепления велика, а прочность армирования намного выше, чем у коротких волокон.
Другие волокнистые армирующие материалы
Помимо углеродного волокна и стекловолокна, в качестве армирующих материалов обычно используются базальтовое и арамидное волокна.
Базальтовое волокно – это высокоэффективный армированный материал, изготовленный из природной базальтовой руды. Базальтовые волокна обладают высокой коррозионной стойкостью и химической стабильностью, используются в широком диапазоне температур с высокой тепло- и звукоизоляцией.