Polymeercomposieten bestaan ​​uit vezels ingebed in een veerkrachtige kunststofmatrix. De vezel biedt de sterkte of versterking voor het composietmateriaal en de matrix biedt de ondersteuning. Composietmaterialen komen in de natuur voor. Hout is een natuurlijke composiet bestaande uit cellulose als de vezel en lignine als de matrix. Polymeersamenstellingen zijn licht en zijn beter bestand tegen hitte en corrosie dan conventionele kunststoffen of natuurlijke composieten. Ze werden voor het eerst ontwikkeld in de jaren 1940 voor militaire en ruimtevaarttoepassingen.

Vezelstof

Glas en natuurlijke vezels zoals stro, jute en hennep hebben sedert de oudheid versterking voor matrixmaterialen verschaft. De eerste polymeercomposieten ontwikkeld in de jaren 1940 gebruikte glas en koolstofvezels. Boorpoeder, boornitride en polyaramidevezels zoals Kevlar worden gebruikt als versterking voor hoogwaardige materialen zoals vliegtuigrompen. Boor en polyaramiden vormen moleculen met lange ketens die de vezelsterkte verschaffen.

Matrix

Thermoharders en thermoplasten zijn matrixmaterialen. Thermoharders zijn kunststoffen die onomkeerbaar worden ingesteld bij chemisch harden of vulkaniseren. Voorbeelden zijn epoxyhars en gevulcaniseerde rubber. Deze materialen hebben een hoge hittebestendigheid. Thermoplasten zijn materialen die vloeibaar worden bij verhitting en als ze worden geplaatst als ze worden gekoeld. Celluloïden, acrylaten en polyesters zijn voorbeelden.

Kracht

Natuurlijke materialen zijn orthotroop, wat betekent dat ze sterker zijn in de ene richting dan de andere. Polymeersamenstellingen kunnen worden vervaardigd om isotroop te zijn - in alle richtingen even sterk - of orthotroop. Hoge treksterkte is het belangrijkste voordeel van een polymeercomposiet. Polyaramidevezels zijn vijf keer sterker dan staal op gewichtsbasis. Hun nadeel is dat ze een lage druksterkte hebben en gemakkelijk kunnen breken.

Gewicht en veerkracht

Polymeersamenstellingen zijn lichtgewicht materialen die een voordeel bieden voor vliegtuigrompen en fietscarrosserie. Militaire en zware vrachtvoertuigen gebruiken composieten in zowel carrosserie- als motor- en transmissiesystemen. Massa-doorvoersystemen in treinen, metro's en bussen gebruiken composieten voor plafonds, muren, vloeren en zitplaatsen. Polymeersamenstellingen hebben een hoge weerstand tegen chemische corrosie en krassen. Hun bestendigheid tegen zeewater en roest is een voordeel wanneer ze worden gebruikt in boten of in een andere scheepvaart.

Materiaaleigenschappen

Er is een beperkt begrip van de materiaaleigenschappen van polymeercomposieten op een micro- en moleculaire manier niveau. De hars moet de vezel geheel binnen de composiet omhullen. Zo niet, dan wordt de sterkte van het materiaal verminderd. De micro-mechanische eigenschappen van het composiet op het grensvlak tussen hars en vezel zijn ook niet goed begrepen.

Kosten

De kosten van polymeercomposieten kunnen veel van hun voordelen overtreffen. Geavanceerde materialen vereisen dure ontwerp- en verwerkingsprocedures. Bedrijfspersoneel heeft extra training nodig om deze te produceren. Het productieproces kan extra gezondheids- en milieugaranties vereisen. De speciale eigenschappen van het materiaal moeten de kosten van hun ontwerp en productie rechtvaardigen.