nieuws

Glasvezelversterkt polymeer (GFRP)is een hoogwaardig materiaal samengesteld uit glasvezels als versterkingsmiddel en een polymeerhars als matrix, met behulp van specifieke processen. De kernstructuur bestaat uit glasvezels (zoalsE-glas, S-glas of AR-glas met hoge sterkte) met diameters van 5 tot 25 μm en thermohardende matrices zoals epoxyhars, polyesterhars of vinylester, met een vezelvolumefractie die doorgaans 30% tot 70% bereikt [1-3]. GVK vertoont uitstekende eigenschappen zoals een specifieke sterkte van meer dan 500 MPa/(g/cm3) en een specifieke modulus van meer dan 25 GPa/(g/cm3), terwijl het ook kenmerken bezit zoals corrosiebestendigheid, vermoeiingsweerstand, een lage thermische uitzettingscoëfficiënt [(7 tot 12) × 10−6 °C−1] en elektromagnetische transparantie.

In de lucht- en ruimtevaart begon de toepassing van glasvezelversterkte kunststoffen (GVK) in de jaren 50 en is het inmiddels een belangrijk materiaal geworden voor het verminderen van de structurele massa en het verbeteren van de brandstofefficiëntie. Neem bijvoorbeeld de Boeing 787: glasvezel is goed voor 15% van de niet-primaire dragende structuren, gebruikt in componenten zoals stroomlijnkappen en winglets, wat een gewichtsvermindering van 20% tot 30% oplevert ten opzichte van traditionele aluminiumlegeringen. Nadat de vloerbalken van de cabine van de Airbus A320 werden vervangen door glasvezel, nam de massa van een enkel onderdeel met 40% af en verbeterden de prestaties in vochtige omgevingen aanzienlijk. In de helikoptersector gebruiken de binnenpanelen van de cabine van de Sikorsky S-92 een GVK-honingraatsandwichstructuur, waarmee een balans wordt bereikt tussen slagvastheid en brandvertraging (conform de FAR 25.853-norm). Vergeleken met koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) zijn de grondstofkosten van GVK met 50% tot 70% verlaagd, wat een aanzienlijk economisch voordeel oplevert bij niet-primaire dragende componenten. Momenteel vormt GVK een materiaalgradiënttoepassingssysteem met koolstofvezel, wat de iteratieve ontwikkeling van lucht- en ruimtevaartapparatuur naar lichtgewicht, lange levensduur en lage kosten bevordert.

Vanuit het perspectief van fysieke eigenschappen,GVKbezit ook uitstekende voordelen in termen van lichtgewicht, thermische eigenschappen, corrosiebestendigheid en functionalisering. Wat betreft lichtgewicht, varieert de dichtheid van glasvezel van 1,8 tot 2,1 g/cm3, wat slechts 1/4 is van die van staal en 2/3 van die van aluminiumlegering. Bij experimenten met hogetemperatuurveroudering overschreed de sterktebehoudsnelheid 85% na 1000 uur bij 180 °C. Bovendien vertoonde GVK ondergedompeld in een 3,5% NaCl-oplossing gedurende één jaar een sterkteverlies van minder dan 5%, terwijl Q235-staal een corrosiegewichtsverlies van 12% had. De zuurbestendigheid is prominent, met een massaveranderingssnelheid van minder dan 0,3% en een volume-expansiesnelheid van minder dan 0,15% na 30 dagen in een 10% HCl-oplossing. Met silaan behandelde GVK-monsters behielden een buigsterktebehoudsnelheid van meer dan 90% na 3000 uur.

Kortom, dankzij de unieke combinatie van eigenschappen wordt GVK op grote schaal toegepast als hoogwaardig kernmateriaal in de lucht- en ruimtevaart bij het ontwerp en de productie van vliegtuigen. Het materiaal is van groot strategisch belang voor de moderne lucht- en ruimtevaartindustrie en de technologische ontwikkeling.