مع التطور السريع في مجال البلاستيك المقوى بألياف الزجاج الهندسية،المواد القائمة على الراتنج الفينولياستُخدمت على نطاق واسع في مختلف الصناعات. ويعود ذلك إلى جودتها الفريدة، ومتانتها الميكانيكية العالية، وأدائها الممتاز. ومن أهم المواد التمثيلية:مادة راتنج الألياف الزجاجية الفينولية.
الألياف الزجاجية الفينولية، من أقدم الراتنجات الصناعية، هو عادةً مُكثِّف متعدد يُشكَّل ببلمرة الفينولات والألدهيدات بوجود مُحفِّز قلوي. تُضاف بعد ذلك مواد مُضافة معينة لربط البنية الجزيئية الكبيرة، وتحويلها إلى بنية جزيئية كبيرة ثلاثية الأبعاد غير قابلة للذوبان والذوبان، وبالتالي تُصبح نموذجية.مادة بوليمرية صلبة بالحرارةتُقدَّر الراتنجات الفينولية تقديرًا عاليًا لخصائصها المتميزة، بما في ذلك مقاومتها الممتازة للهب، وثباتها البعدي، ومتانتها الميكانيكية العالية. وقد دفعت هذه الخصائص بأبحاث وتطبيقات مكثفة لمواد راتنج الألياف الزجاجية الفينولية.
مع التقدم السريع للاقتصادات الصناعية، يتزايد الطلب على أداء مواد الألياف الزجاجية الفينولية. ونتيجةً لذلك،ألياف زجاجية فينولية معدلة عالية القوة ومقاومة للحرارةيتم تطويرها واستخدامها على نطاق واسع.راتنج الفينولي المعدل المقوى بألياف الزجاج (FX-501)يُعدّ حاليًا من أنجح مواد راتنج الألياف الزجاجية الفينولية المعدّلة. وهو نوع جديد من المواد الفينولية المعدّلة والمقوّاة، يُصنّع بدمج الألياف الزجاجية في مصفوفة الراتنج الأصلية عن طريق الخلط.
الخصائص الميكانيكية وأدوار المكونات
راتنج الألياف الزجاجية الفينوليةغالبًا ما يتم اختياره كمصفوفة لـمواد مقاومة للتآكل والشد والضغطبفضل قوتها الجيدة في الشد ومقاومتها للمذيبات وخصائصها الميكانيكية الممتازة مثل مقاومة اللهب.مادة المصفوفةيعمل في المقام الأول كرابط، ويربط جميع المكونات عضويًا.ألياف زجاجيةتعمل بمثابة وحدات تحمل الأحمال الرئيسية في المواد المقاومة للتآكل، حيث توفر القدرة على تحمل الأحمال، كما أن أدائها المتفوق يؤثر بشكل مباشر على التأثير التعزيزي على المصفوفة.
يتمثل دور مادة المصفوفة في ربط مكونات مادة الشد الأخرى بإحكام، مما يضمن نقل الأحمال وتوزيعها وتوزيعها بالتساوي على ألياف الزجاج المختلفة. وهذا يُضفي على المادة قوة وصلابة معينتين. تلعب الألياف الشائعة، بما في ذلك الألياف الزجاجية والألياف العضوية والألياف الفولاذية والألياف المعدنية، دورًا في ضبط قوة شد المادة.
تحمل الأحمال في المواد المركبة وتأثير محتوى الألياف
In مادة مركبة من ألياف زجاجية فينوليةالأنظمة، كلاهماتتحمل الألياف والراتنج المصفوفة الحملمع بقاء الألياف الزجاجية هي الحامل الرئيسي للحمل. عند تعرض مركبات الألياف الزجاجية الفينولية لإجهاد الانحناء أو الضغط، ينتقل الإجهاد بالتساوي من راتنج المصفوفة إلى ألياف الزجاج الفردية عبر السطح البيني، مما يؤدي إلى تشتيت القوة المتأثرة بفعالية. تُحسّن هذه العملية الخواص الميكانيكية للمادة المركبة. لذلك، تُعدّ زيادة مناسبة فييمكن أن يعزز محتوى الألياف الزجاجية قوة مركبات الألياف الزجاجية الفينولية.
وتشير النتائج التجريبية إلى ما يلي:
- مركبات الألياف الزجاجية الفينولية التي تحتوي على 20% من الألياف الزجاجيةتظهر توزيعًا غير متساوٍ للألياف، حيث تفتقر بعض المناطق إلى الألياف.
- مركبات الألياف الزجاجية الفينولية التي تحتوي على 50% من الألياف الزجاجيةتُظهر توزيعًا متجانسًا للألياف، وأسطح كسر غير منتظمة، ولا توجد علامات ملحوظة على انفصال واسع للألياف. هذا يشير إلى أن الألياف الزجاجية قادرة على تحمل الحمل مجتمعةً، مما يؤدي إلىقوة انثناء أعلى.
- عندما يكون محتوى الألياف الزجاجية 70٪يؤدي المحتوى الزائد من الألياف إلى انخفاض نسبي في راتنج المصفوفة. قد يُسبب هذا ظاهرة "فقر الراتنج" في بعض المناطق، مما يعيق نقل الإجهاد ويؤدي إلى تركيزات إجهاد موضعية. وبالتالي، فإن الخصائص الميكانيكية الكلية لمادة الألياف الزجاجية الفينولية المركبةتميل إلى الانخفاض.
ومن هذه النتائج،الحد الأقصى المسموح به لإضافة الألياف الزجاجية في مركبات الألياف الزجاجية الفينولية هو 50٪.
تحسين الأداء والعوامل المؤثرة
من البيانات الرقمية،مركبات الألياف الزجاجية الفينوليةيحتوي على 50% من الألياف الزجاجيةعرض تقريباثلاثة أضعاف قوة الانحناءوأربعة أضعاف قوة الضغطمقارنةً براتنج الفينولي النقي. بالإضافة إلى ذلك، هناك عوامل أخرى تؤثر على متانة البلاستيك المقوى بألياف الزجاج الفينولية، منهاطول الألياف الزجاجيةو همتوجيه.
وقت النشر: ١٨ يونيو ٢٠٢٥
