polymerimatriisikomposiitit

Polymerimatriisikomposiitit ovat komposiitteja, joissa vahvennus, kuten lasi-, hiili- tai aramidikuitu, yhdistetään polymeerimatriisiin. Vahvennus kantaa suurimman osan kuormasta ja matriisi välittää kuormituksen kuitujen välillä sekä suojaa niiden väsymiseen ja ympäristövaikutuksille. Tulos on materiaali, jolla on usein korkea lujuus- ja jäykkyys-suhde sekä alhainen tiheys verrattuna esimerkiksi metalleihin.

Matriksit jaotellaan yleisesti thermosetteihin ja thermoplastisiin polymeereihin. Thermosetit, kuten epoksit ja fenoliformaldehydi, kovettuvat kemiallisesti ja säilyttävät muotonsa lämpötilan noustessa; ne ovat usein suurta kemiallista kestävyyttä ja lämmönkestävyyttä. Thermoplastiset matriisit, kuten polyamidi, polykarbonaatti ja polypropyleeni, ovat uudelleenkäytettäviä ja kierrätettäviä sulamisen kautta. Matriisin valinta vaikuttaa käsittelymenetelmiin, kestävyyteen, lämpötilakestävyyteen ja ympäristövaikutuksiin.

Vahvennukset tuovat suuria ominaisuuksia: lasikuitukomposiitit (GFRP) ovat edullisia ja korroosionkestäviä; hiilikuitukomposiitit (CFRP) tarjoavat erittäin korkean lujuuden ja jäykkyyden pienessä muodossa; aramidikuitukomposiitit (kevlar) parantavat iskunkestävyyttä. Komposiitteja käytetään pääasiassa anisotropisten ominaisuuksiensa vuoksi, eli vahvuus ja jäykkyys ovat usein suunnattuina kuitujen suuntaan.

Käyttökohteita ovat esimerkiksi ilmailu ja avaruusteollisuus, autoteollisuus, tuulivoima, urheilu- ja veneilytuotteet sekä rakennusteollisuus. Valmistuksessa käytetään menetelmiä kuten käsilaito, ruisku-valu, RTM, pultruusio ja suulakepuristus, riippuen matriisin ja vahvennuksen ominaisuuksista sekä tuotteen geometriasta. Haasteina ovat kustannukset, prosessointi, kuljetus ja kierrätys, sekä kuormitus- ja kosteuseläminenmateriaalien kanssa. Kestävyysnäkökulmasta thermoplastiset matriisit tarjoavat helpompaa kierrätystä, kun taas thermosetit voivat tarjota paremman lämmönkestävyyden tietyissä sovelluksissa.