مركب البوليمر المقوى أو FRP عبارة عن مادة مركبة يتم إنشاؤها من مصفوفة بوليمر بالإضافة إلى مادة ليفية مقواة. عادةً ما تكون المصفوفة الأولية أو مصفوفة البوليمر عبارة عن راتينج صلب مقاوم للتأثيرات الكيميائية والتآكل ، ولكن عادةً لا يكون لها مقاومة من وجهة نظر ميكانيكية.
ينتج عن إضافة مكون ليفي مادة مركبة جديدة تتمتع بأداء أعلى بكثير. يشمل البوليمر الرئيسي الايبوكسي والبوليستر والفينيل. كما أن الألياف المستخدمة ، مع الحفاظ على شكلها وهيكلها ، تضيف أيضًا ميزاتها الاستثنائية إلى هذا البوليمر الأساسي ، ونتيجة لذلك سيكون مركب البوليمر المقوى أخف وزنًا وأصعب وأقوى ميكانيكيًا.
عادةً ما تشتمل الألياف المستخدمة لهذا الغرض على الكربون أو البازلت أو الزجاج أو الخشب أو غيره.
حالات عملیه لاستخدام FRP
• صناعات الطيران.
• صناعة السيارات.
• حقل البناء.
• بضائع المستهلكين.
• صناعة الطاقة.
• الصناعات البحرية.
• صناعة السيارات.
تعتبر مركبات البوليمر المقوى بديلاً مناسبًا وقيِّمًا للفولاذ في صناعة السيارات ، وتُستخدم في إنتاج السيارات الفاخرة. في الواقع ، هذه المادة الجديدة ، وفي نفس الوقت مقاومة عالية ، تقلل من استهلاك وقود السيارة والوزن الإجمالي للسيارة وتزيد من سرعتها.
صناعة البناء والتشييد
أحد المجالات التي أصبح فيها استخدام هذا المنتج المشترك شائعًا للغاية هو صناعة البناء و التقویه للهياكل. يستخدم أكثر من 20٪ من FRPs المصنعة حاليًا في صناعة البناء ، على سبيل المثال الجسور أو الطرق. لكن استخدام المركب المقوى بالبوليمر في صناعة البناء واسع للغاية ومتنوع ، وسنذكر بعضًا منهم أدناه.
صفائح FRP
يلصق هذه الصفائح على سطح الخرسانة وبهذه الطريقة تقويها ضد التلف. تتيح مرونة المنتج إمكانية استخدامه في أي مكان تقريبًا في البناء.
حديد التسليح FRP
يتمتع الفولاذ عمومًا بمقاومة جيدة للتآكل ، ولكن في بعض البيئات ذات الرطوبة العالية ، يتعرض الفولاذ للتآكل. لهذا السبب ، يستخدم حديد التسليح FRP في بعض الهياكل.
بصرف النظر عن هذه الحالات ، الآن ینتج الزوايا ، والمسامير ، و المقواه ، وقضبان الحماية ، والنوافذ ، ومجموعة متنوعة من المنتجات الأخرى المتعلقة بمجال البناء باستخدام هذه المواد الناشئة.
صناعة الطيران
حاليًا ، يمثل هذا القطاع 0.6 ٪ فقط من إنتاج FRP ، ولكن مع مزيد من التطوير ، وجدت هذه النسبة المئوية والمبلغ اتجاهًا تصاعديًا قويًا.
على سبيل المثال ، تساهم ألياف الكربون المستخدمة في FRP بنسبة تصل إلى 25٪ من الوزن النهائي للمنتج ، ويتم تحقيق ذلك دون فقدان قوة المنتج ، مقارنة بصفائح الألمنيوم. مركب البوليمر المقوى بألياف الكربون لديه قوة ومرونة ممتازة ضد الظروف البيئية المختلفة ومعدل تمدده ضد الحرارة منخفض. لهذا السبب ، من المنطقي استخدامه في صناعة الطيران.
ميزات FRP
إنتاج سريع ووقت قصير للتثبيت: من الواضح أنه عندما نتحدث عن ميزات منتج ما ، يجب أن نأخذ في الاعتبار إجمالي هذا المنتج ، من الإنتاج إلى الاستخدام النهائي.
يعني الإنتاج السريع لمركب البوليمر المقوى تقليل تكاليفه ، وبالطبع لا يتم تحقيق ذلك على حساب فقدان جودة المنتج النهائي. تتمتع FRP بقوة وجودة ومتانة ممتازة.
الخفة: الميزة الأكبر لمركب البوليمر المقوى هي خفته. في الواقع ، فإن مادة الإنتاج هذه أخف بثمانی مرات من الخرسانة المسلحة. وبهذه الطريقة ، يسهل على العمال تثبيته أو إزالته من النقطة التي يتم استخدامه فيها ، ويتطلب الأمر معدات أقل. كما قلنا من قبل ، فإن النقطة التي يجب مراعاتها هي أن هذه الخفة لا تعني قوة نسبية أقل بأي شكل من الأشكال. في الواقع ، frp عبارة عن مادة مركبة ذات وزن منخفض ولكنها عالية القوة.
في الواقع ، كانت هذه القوة العالية هي التي جعلت صناعة السيارات تهتم تدريجياً باستخدامها واستبدالها بدلاً من الفولاذ المستخدم في أجزاء مختلفة من السيارات. يمكن أن يتمتع FRP بصلابة الحديد أثناء كونه خفيفًا ، وتعني الخفة استهلاكًا أكثر كفاءة للطاقة.
التآكل والمتانة: نظرًا لأن هذا المنتج يتمتع بقوة ومتانة عالية ، فإن مقاومته للتآكل عالية أيضًا ، وبهذه الطريقة وبشكل إجمالي ، تكون المتطلبات المتعلقة بصيانته أقل. الحاجة الأقل للصيانة تعني انخفاض تكاليف الصيانة وهذا يعني بشكل عام زيادة رضا المستهلك النهائي.
على الرغم من أن تكلفة المواد الخام المركبة المقواة بالبوليمر أعلى قليلاً مقارنة بالمواد الأخرى ، فإن هذه المتانة العالية تجعل هذه التكلفة الإضافية ميسورة التكلفة.
المرونة: تعتبر FRPs بشكل عام قابلة للتكيف بدرجة عالية ، ولهذا السبب ، مقارنة بالعديد من المواد ، من الممكن استخدامها في مواقف مختلفة. في الواقع ، يمكنك صنع هذه المادة المركبة بأشكال دائرية أو مكعبة أو أنبوبية أو قنوات أو قضبان مختلفة بأقل تكلفة.
بعد كل شيء ، يمكن التلاعب بخصائص الألياف لتكون فعالة لمتطلبات العمل المختلفة. بشكل عام ، تتمتع المركبات المقواة بالبوليمر بخصائص كهربائية ممتازة ومقاومة بيئية مذهلة.
هناك مشكلة أخرى تجعل هذه المادة مادة شائعة بين الصناعات المختلفة وهي عملية إنتاجها ، والتي تكون ميسورة التكلفة تمامًا.
العزل: بسبب المركبات المستخدمة في FRP ، فهو عازل ممتاز لدرجة الحرارة عند تعرضه للنار أو الأشعة فوق البنفسجية. بصرف النظر عن هذا ، فإن السلامة الهيكلية ومقاومة المواد الكيميائية والمواد المسببة للتآكل الأخرى عالية أيضًا في مادة الإنتاج هذه. بالطبع ، تعتمد الأسطح المركبة المقواة بالبوليمر بشكل كبير على عوامل محددة مثل الخواص الميكانيكية للمادة الأساسية والألياف المضافة والحجم النسبي لكل من هاتين الدرجتين من المواد وكمية الألياف المستخدمة ونوع الألياف تستخدم في المواد الخام.
الألياف الشائعة المستخدمة في frp
الزجاج: الزجاج مادة عازلة جيدة جدًا عندما يقترن بمصفوفة أو ألياف زجاجية أو مركب مقوى بالبوليمر.
الكربون: أظهرت ألياف الكربون أو ألياف الكربون قوة شد عالية ، ومقاومة ، وصلابة ، ومقاومة عالية لدرجة الحرارة ، وانكماش منخفض في درجات الحرارة ووزن منخفض ، وتنتج ذرات الكربون بلورات تكون أساسًا في المحور الطولي ، وتتناسب الألياف.
الأراميد: الأراميد هو مكون من الألياف ينتج ألياف مركبة مقاومة للحرارة وقوية. يستخدم هذا النوع من الألياف في العديد من الصناعات.
استنتاج
مجال العلوم والبحوث هو مشهد وصول منتجات جديدة يتم الحصول عليها من مواد مبتكرة ، ومن بين هذه المنتجات الجديدة التي أحدثت تحولًا كبيرًا في مختلف مجالات الصناعة ، من البناء إلى الهواء والفضاء ، او صناعه الطیران هو FRP . لم يمر وقت طويل منذ أن أصبح استخدام هذه المواد شائعًا ، ولكن في هذا الوقت القصير ، خصصت جزءًا كبيرًا من الأجزاء المختلفة في الصناعات المختلفة. تعتبر صناعة البناء واحدة من المجالات التي يكون فيها وجود هذه المادة المركبة الجديدة محسوسًا بشدة.