La matrice résineuse des composites thermoplastiques comprend des plastiques techniques généraux et spéciaux. Le polystyrène expansé (PPS), un plastique technique spécial typique, est souvent surnommé « l'or du plastique ». Ses performances se caractérisent par une excellente résistance à la chaleur, de bonnes propriétés mécaniques, une résistance à la corrosion et une inflammabilité conforme à la norme UL94 V-0. Grâce à ces atouts, et compte tenu de sa facilité de mise en œuvre et de son faible coût par rapport aux autres plastiques techniques thermoplastiques haute performance, le PPS est devenu une matrice résineuse de choix pour la fabrication de matériaux composites.
Le matériau composite PPS plus fibres de verre courtes (SGF) présente les avantages suivants : haute résistance, haute résistance à la chaleur, ignifuge, facilité de traitement, faible coût, etc.
Le matériau composite PPS à base de fibres de verre allongées (LGF) présente de nombreux avantages : haute ténacité, faible déformation, résistance à la fatigue, bonne apparence du produit, etc. Il peut être utilisé pour les roues, les corps de pompe, les joints, les vannes, les roues et les corps de pompes chimiques, les roues et les coques de pompes à eau de refroidissement, les pièces d’appareils électroménagers, etc.
Quelles sont donc les différences spécifiques dans les propriétés des composites PPS renforcés par des fibres de verre courtes (SGF) et des fibres de verre longues (LGF) ?
Les propriétés globales des composites PPS/SGF (fibres de verre courtes) et PPS/LGF (fibres de verre longues) ont été comparées. Le procédé d'imprégnation à l'état fondu utilisé pour la granulation par vis permet d'imprégner le faisceau de fibres directement dans le moule, sans endommager les fibres. Enfin, la comparaison des propriétés mécaniques de ces deux composites fournit une aide précieuse aux praticiens et techniciens lors du choix des matériaux.
analyse des propriétés mécaniques
Les fibres de renforcement ajoutées à la matrice de résine forment une structure porteuse. Lorsque le matériau composite est soumis à une force extérieure, ces fibres supportent efficacement les charges externes ; elles absorbent également l’énergie par rupture, déformation, etc., et améliorent ainsi les propriétés mécaniques de la résine.
Lorsque la teneur en fibres de verre augmente, davantage de fibres de verre du matériau composite sont soumises à des forces extérieures. Simultanément, l'augmentation du nombre de fibres de verre entraîne un amincissement de la matrice de résine entre ces fibres, ce qui facilite la construction de cadres renforcés de fibres de verre. Par conséquent, l'augmentation de la teneur en fibres de verre permet au matériau composite de transférer davantage de contraintes de la résine vers les fibres de verre sous charge extérieure, améliorant ainsi ses propriétés de traction et de flexion.
Les propriétés de traction et de flexion des composites PPS/LGF sont supérieures à celles des composites PPS/SGF. Pour une fraction massique de fibres de verre de 30 %, les résistances à la traction des composites PPS/SGF et PPS/LGF sont respectivement de 110 MPa et 122 MPa ; leurs résistances à la flexion sont respectivement de 175 MPa et 208 MPa ; et leurs modules d’élasticité en flexion sont respectivement de 8 GPa et 9 GPa.
La résistance à la traction, la résistance à la flexion et le module d'élasticité en flexion des composites PPS/LGF ont augmenté respectivement de 11,0 %, 18,9 % et 11,3 % par rapport aux composites PPS/SGF. Le taux de rétention de longueur des fibres de verre dans le matériau composite PPS/LGF est supérieur. À teneur en fibres de verre égale, ce matériau composite présente une résistance à la charge plus élevée et de meilleures propriétés mécaniques.
Date de publication : 23 août 2022
