El polièster reforçat amb fibra (FRP) es compon de resina de polímer plàstic (resina de polímer plàstic) i fibra de reforç. Després de sintetitzar els dos materials en FRP, no només pot mantenir les característiques del seu material original, sinó que també reforça el rendiment general de FRP, millorant considerablement la resistència i rigidesa del nou material.
Les resines polimèriques són generalment enganxoses i fàcils de modelar, però la seva duresa és relativament feble. La resina continguda en el material pot protegir el material de l’abrasió i protegir la seva superfície de la corrosió química. No només això, el material també es pot utilitzar com a aglutinant per reforçar les fibres.
A causa de l’alta resistència i la textura lleugera, els materials compostos FRP s’han utilitzat àmpliament en la defensa, l’aviació i altres camps. En els darrers anys, la gamma d'aplicacions d'aquest material s'ha ampliat encara més i s'ha utilitzat per fabricar automòbils de luxe, aerogeneradors, tancs de gas natural comprimit i altres equips. Els principals fabricants també afavoreixen el FRP a causa del seu pes lleuger, alta resistència i alta rigidesa. És un bon material lleuger i també pot estalviar energia durant el transport. A més, a causa de la seva resistència, durabilitat i estructura química, el FRP es va començar a aplicar a equips industrials, edificis i altres infraestructures.
▶ Fabricació de materials compostos FRP
El procés de fabricació de materials compostos FRP requereix molta calor i pressió per aconseguir la unió dels materials compostos.
▶ Preparació de fibra
Per a la fabricació de fibra de carboni i fibra de vidre FRP, les condicions d’alta temperatura són indispensables. La fibra de carboni es pot fabricar carbonitzant fibra de poliacrilonitril, fibra de pas, fibra de viscosa o fibra fenòlica. La fabricació de fibra de carboni inclou quatre processos: filat de fibra, estabilització tèrmica (pre-oxidació), carbonització i grafitització. Els canvis químics que s’acompanyen inclouen deshidrogenació, ciclació, preoxidació, oxidació i desoxidació. Es fabrica en" fibra blanca" a través d'una sèrie de forns d'alta temperatura, per convertir-los en" fibra negra" després de l’oxidació i carbonització. La fibra de vidre es fabrica mitjançant forns d'alta temperatura mitjançant processos de fusió, estirat, bobinatge, teixit i altres temperatures, segons els requisits específics de les peces fabricades.
▶ Producció de peces
Actualment, hi ha moltes maneres de processar i produir peces fabricades amb materials compostos de FRP. Generalment, abans o durant el processament de les peces, les fibres de reforç es barregen amb polímers i després es col·loquen en un motlle i les peces es transformen en la forma final per estratificació i escalfament. Per a algunes parts amb més vores i cantonades i formes més complexes, la fibra i la resina es poden introduir a la ranura del motlle, esprémer-les a la matèria primera i després escalfar-les. Per a canonades i altres peces llargues, la fibra i la resina es poden extruir amb una matriu i curar-les a alta temperatura.
▶ Aplicació de material
Si es millora el procés de preparació, també es poden reduir el cost de producció i la densitat energètica dels materials compostos de FRP. S'utilitza àmpliament en diverses aplicacions per aconseguir un estalvi energètic i una millora de l'eficiència energètica.
Automòbil: per a la indústria de l’automòbil, que s’esforça per aconseguir pes lleuger, aquest material és molt important. Pot millorar l'eficiència energètica i l'estalvi de combustible dels vehicles, alhora que compleix els estàndards de seguretat. Si el vehicle aconsegueix una reducció del 10% de pes, el seu consum de combustible augmentarà un 6-8%, la qual cosa equival a ampliar el rang de creuer d’un vehicle elèctric pur en un 10%. En comparació amb l’acer tradicional, la fibra de vidre FRP pot reduir la massa en un 25-30%, mentre que el material compost de fibra de carboni pot reduir la massa en un 60-70%.
Aerogenerador: el material compost de fibra de carboni FRP té una duresa elevada, un pes lleuger i una forta resistència a la fatiga. Pot reduir el pes de les pales de la turbina i ampliar la longitud de les pales, millorant així l'eficiència energètica de la generació d'energia eòlica. A partir del 2018, les centrals eòliques poden convertir-se en el major consumidor de materials compostos de fibra de carboni FRP.
Dipòsits d’emmagatzematge de gas natural comprimit: els dipòsits d’emmagatzematge que s’utilitzen en vehicles han de tenir una textura lleugera i una alta resistència i poden emmagatzemar hidrogen i gas natural. Tot i que el material compost de fibra de carboni FRP compleix els requisits dels dipòsits d’emmagatzematge de vehicles i els dipòsits d’hidrogen a alta pressió, el seu cost és força elevat.
Equipament industrial: a causa de l’alta resistència a la corrosió d’aquest tipus de material compost, pot millorar el rendiment dels equips i components industrials. Aquest material pot millorar el rendiment dels intercanviadors de calor, ventiladors, bufadors i altres equips, pot suportar altes temperatures, allargar la vida útil de les canonades i dipòsits d’emmagatzematge i millorar l’aïllament elèctric dels equips mecànics.
A causa de l'excel·lent rendiment del material, es poden beneficiar altres indústries i equips relacionats, com ara la construcció, carreteres i ponts, vaixells marins i línies de transmissió d'energia.