A-18 مادة بريبريج من ألياف الكربون أحادية الاتجاه مقاومة لدرجة الحرارة العالية

راتنج الألياف الكربونية أحادية الاتجاه المقاوم للحرارة العالية (A-18): حارس الأداء الهيكلي في السيناريوهات شديدة الحرارة

في البيئات ذات درجات الحرارة العالية القصوى مثل مكونات المحركات الفضائية الطرفية، والمعدات الصناعية عالية الحرارة، وقطاعات الطاقة الجديدة، فإن الثبات الحراري والخصائص الميكانيكية للمواد مهمة على حد سواء. يتميز راتنج الألياف الكربونية أحادية الاتجاه المقاوم للحرارة العالية (راتنج الألياف الكربونية أحادية الاتجاه المقاوم للحرارة A-18) بنظام راتنج إبوكسي مقاوم للحرارة تم تطويره خصيصًا، ويمكن اختياره بشكل مرن حسب متطلبات الإنتاج الخاصة بالعميل لمقاومة درجات الحرارة العالية. ويحافظ هذا الراتنج على مزايا القوة العالية والوزن الخفيف المميزة لراتنج الألياف الكربونية أحادية الاتجاه، مع الحفاظ في الوقت نفسه على أداء مستقر في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. وهو يوفر حلولًا مادية لمكونات الأطراف الساخنة في التطبيقات الفضائية، والمكونات الهيكلية لأفران الصناعة، ومعدات الطاقة الجديدة العاملة في درجات حرارة عالية، وغيرها من التطبيقات التي تتطلب "تحملًا عاليًا للحرارة + موثوقية هيكلية"، مما يكسر عنق الزجاجة في استخدام راتنجات الألياف الكربونية التقليدية التي تميل إلى الفشل عند درجات الحرارة المرتفعة.

المزايا الأساسية: ضمان متعدد الأبعاد للاستقرار عند درجات الحرارة العالية، وتخصيص مرِن، وتكيف كامل مع جميع السيناريوهات

1. نظام راتنجات الإيبوكسي المقاومة للحرارة العالية، الذي يُعالج مشكلة تدهور الأداء في ظل درجات الحرارة القصوى

تتمثل الميزة التكنولوجية الأساسية لراتنج الألياف الكربونية أحادية الاتجاه المقاوم للحرارة العالية A-18 في نظام راتنج الإيبوكسي المقاوم للحرارة العالية والمخصص، والذي يختلف عن عيوب راتنجات الإيبوكسي العادية التي تميل إلى التليين والتفكك عند درجات حرارة تزيد عن 120 ℃. ويحقق هذا النظام تقدماً كبيراً في الأداء عند درجات الحرارة العالية من خلال تحسين هيكل الجزيئات وابتكار مضافات مقاومة للحرارة العالية. أولاً، يستخدم راتنج الإيبوكسي العطري كمصفوفة، حيث تحتوي السلاسل الجزيئية على هياكل حلقات بنزين مستقرة يمكنها زيادة درجة حرارة التحلل الحراري للراتنج بشكل كبير؛ ثانياً، يتم إضافة حشوات نانوية مقاومة للحرارة العالية (مثل نيتريد البورون وأكسيد الألومنيوم) لتعزيز صلابة الراتنج ومقاومته للتفلت عند درجات الحرارة المرتفعة؛ ثالثاً، يتم استخدام عوامل تحفيز صلبة تعمل عند درجات حرارة عالية تضمن تشكيل شريط لاصق بنية مشبكة كثيفة بعد الصب عند درجة حرارة عالية، مما يعزز استقراره الحراري أكثر.

يمكن اختيار المنتج بشكل مرن لمقاومة درجات الحرارة العالية وفقًا لمتطلبات العملاء. يتراوح نطاق التحمل القياسي بين 150 ℃ و300 ℃، ويمكن للنسخة المخصصة الخاصة أن تتجاوز 350 ℃. يمكن استخدامه لفترة طويلة (أكثر من 1000 ساعة) عند درجة الحرارة المناسبة، مع بقاء معدل الحفاظ على الأداء الميكانيكي فوق 85%. وفقًا لاختبارات رسمية، فإن المادة المركبة المصنوعة من مادة A-18 الأولية تتمتع بمعدل تدهور في مقاومة الشد عند 0° لا يتجاوز 5% (بينما تتجاوز المواد الأولية العادية 30%) ومعدل تدهور في معامل الانحناء أقل من 8% في بيئة حرارية عالية تبلغ 200 ℃، مما يجعلها تفي تمامًا بمتطلبات الخدمة طويلة الأمد في ظروف درجات الحرارة العالية مثل حجرات محركات الطيران والصناعية والأفران الصناعية وغيرها. وفي الوقت نفسه، يتم ضمان توزيع متساوٍ لألياف الكربون والراتنج المقاوم للحرارة العالية لتجنب حدوث نقاط ضعف ناتجة عن كثافة محلية غير كافية، ولضمان استقرار البنية الكلية.

2. هيكل ألياف أحادي الاتجاه يمنح تمكينًا، ويحقق المطلبين معًا من حيث مقاومة درجات الحرارة العالية والخصائص الميكانيكية

باعتبارها مادة لاصقة مسبقة مصنوعة من ألياف كربونية أحادية الاتجاه، تتبنى A-18 ترتيبًا أحادي الاتجاه لألياف الكربون ذات استقامة عالية، وتبلغ درجة اتساق اتجاه الألياف أكثر من 99.8%، مما يمكنها من تحقيق أقصى قدر ممكن من الخصائص الميكانيكية المحورية لألياف الكربون والحفاظ على قدرة تحمل حمولة ممتازة حتى في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. ووفقًا للاختبارات، فإن مقاومة الشد عند 0° لمادة A-18 اللاصقة المسبقة يمكن أن تصل إلى أكثر من 2500 ميجا باسكال عند درجة حرارة الغرفة، كما أن معامل الشد يتجاوز 180 جيجا باسكال؛ وفي درجة حرارة عالية تبلغ 250 ℃، لا تزال مقاومة الشد تحتفظ بمستوى 2100 ميجا باسكال ومعامل الشد يحافظ على 150 جيجا باسكال، وهي مستويات تفوق بكثير أداء المواد العادية المقاومة للحرارة.

تعطي هذه الخصائص من "الاستقرار عند درجات الحرارة العالية + القوة العالية" ميزة كبيرة في المكونات الهيكلية المحملة عند درجات الحرارة العالية: في مجال الطيران والفضاء، وعند استخدامها في غلافات محركات الطائرات ومكونات أنظمة دفع الصواريخ، يمكنها تحمل الإشعاع عالي الحرارة وتأثير تيارات الهواء أثناء تشغيل المحرك، مما يمنع الفشل الهيكلي الناتج عن انشطار المادة؛ وفي مجال المعدات الصناعية، يمكن للإطار الداعم المستخدم في الأفران العالية الحرارة ومكونات النقل الخاصة بمعدات المعالجة الحرارية أن تحافظ على الصلابة في البيئات الحارة المستمرة، مما يقلل من الحوادث الإنتاجية الناتجة عن تشوه المادة. بالإضافة إلى ذلك، فإن البنية الليفية أحادية الاتجاه تمتلك أيضًا مقاومة ممتازة للتآكل، حيث تصل مدة خدمتها إلى أكثر من 10 سنوات تحت أحمال دورية عالية الحرارة (مثل دورة التسخين والتبريد في الأفران الصناعية)، وهي فترة أطول بنسبة 50٪ مقارنة بالمواد المعدنية المقاومة للحرارة العادية.

3. قدرة تكيف قوية على العمليات لتلبية الاحتياجات الإنتاجية المتنوعة للمكونات ذات درجات الحرارة العالية

رغم التركيز على السيناريوهات ذات درجات الحرارة العالية، فإن مادة A-18 للبوليمر المسبق التشرب بالألياف الكربونية أحادية الاتجاه المقاومة للحرارة تظل تحافظ على توافق ممتاز مع العمليات، وهي متوافقة مع عمليات تصنيع المواد المركبة الشائعة مثل التشكيل بالضغط الساخن، والتشكيل بالضغط، والتشكيل باللف. ولا حاجة للشركات لتعديل معدات الإنتاج الخاصة بدرجات الحرارة العالية، مما يقلل من عتبة التطبيق

• القولبة بالضغط الساخن: مناسب لمكونات الطيران والفضاء التي تتطلب دقة وأداءً عاليين جدًا (مثل الأجزاء الشكلية المحيطة بالمحرك)، ويتم التحكم فيها بدرجة حرارة وضغط عالٍ (يمكن أن تطابق درجة الحرارة تحمل درجة حرارة المادة الأولية، والضغط يتراوح بين 0.8-1.5 ميجا باسكال)، حيث يتم امتصاص الراتنج المقاوم للحرارة العالية بشكل كامل في ألياف الكربون. وبعد التشكيل، تكون نعومة سطح المكون عالية، ومعدل العيوب الداخلية أقل من 0.5%، مما يضمن أداءً ثابتًا عند درجات الحرارة العالية.
• التشكيل بالضغط: مناسب للمكونات الصناعية القياسية العاملة عند درجات حرارة عالية (مثل وصلات الأنابيب ذات درجات الحرارة العالية وإكسسوارات الفرن)، مع كفاءة تشكيل عالية، ويمكن التحكم في وقت الإنتاج بالدفعة الواحدة ضمن 40-60 دقيقة، ويمكن التحكم بدقة في دقة أبعاد المكون (الخطأ ± 0.2 مم)، لتلبية احتياجات تجميع المعدات الصناعية وتقليل خطوات المعالجة اللاحقة.
• التشكيل باللف: مناسب للمكونات الأسطوانية مثل خطوط الأنابيب ذات درجات الحرارة العالية والأوعية المضغوطة، حيث يتم توجيه وتوزيع ألياف الكربون من خلال تقنية اللف، مما يمكن المكونات من امتلاك قدرة تحمل ممتازة لدرجات الحرارة العالية في الاتجاهين المحوري والمحيطي. على سبيل المثال، عند استخدامه في خطوط أنابيب البخار ذات درجات الحرارة العالية، يمكن للأنابيب المغلفة أن تتحمل درجة حرارة تصل إلى 280 ℃ وضغطًا بقيمة 30 ميجا باسكال، ما يلبي احتياجات النقل عند درجات الحرارة العالية في مجال الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، يتمتع المنتج باستقرار ممتاز في التخزين ويمكن تخزينه لأكثر من 6 أشهر في بيئة منخفضة الحرارة تبلغ -18 ℃. وبعد إخراجه، يمكن إدخاله مباشرة في عملية التشكيل عند درجة حرارة عالية دون الحاجة إلى إعادة تسخين لفترة طويلة، مما يمنع التصلب المبكر للراتنج أو تدهور الأداء، ويضمن استمرارية الإنتاج.

4. خدمات مخصصة لتوسيع حدود تطبيق السيناريوهات ذات درجات الحرارة العالية

يوفر مادة A-18 المسبقة التشرب بالألياف الكربونية أحادية الاتجاه المقاومة للحرارة العالية خدمات مخصصة شاملة تتمحور حول "احتياجات العملاء"، مما يوسع بشكل أكبر حدود التطبيقات في البيئات ذات درجات الحرارة العالية:

• تخصيص مقاومة درجات الحرارة العالية: بالإضافة إلى النطاق التقليدي من 150 ℃ إلى 300 ℃، يمكن تطوير نماذج مخصصة بمقاومة حرارية أعلى (مثل 350 ℃، 400 ℃) وفقًا لمتطلبات العملاء الخاصة بالسيناريوهات المختلفة. على سبيل المثال، يمكن تخصيص مواد مسبقة التشرب مقاومة لدرجة حرارة 350 ℃ لصناعة الفضاء الجوي لتتناسب مع البيئة شديدة الحرارة لمحركات الصواريخ.
• تخصيص المواصفات والعرض: يدعم تخصيص كثافة سطح ألياف الكربون (50 غرام/م² - 300 غرام/م²) والعرض (0.8 م - 1.5 م)، مثل تخصيص راتنجات أولية بعرض 1.5 متر وكثافة عالية (300 غرام/م²) لأفران صناعية كبيرة، مما يقلل من عدد مرات توصيل المكونات ويُخفّض من خطر الأداء الناتج عن التوصيل عند درجات الحرارة العالية؛ وتخصيص راتنجات أولية رقيقة جدًا بسماكة 50 غرام/م² لمكونات الإلكترونيات الدقيقة العاملة عند درجات حرارة عالية، لتحقيق خفة الوزن والتصغير مع ضمان مقاومة الحرارة.
• تخصيص وظيفة الراتنج: يمكن إضافة مكونات وظيفية إضافية مقاومة للهب ومقاومة للتآكل وغير ذلك إلى نظام الراتنج المقاوم للحرارة العالية. على سبيل المثال، يمكن تخصيص لاصق أولي ثنائي الوظيفة بخاصية "المقاومة للحرارة العالية + المقاومة للتآكل" للمعدات العاملة في درجات حرارة عالية في الصناعة الكيميائية، بحيث يتحمل كلًا من درجات الحرارة المرتفعة والتآكل الناتج عن الوسائط الكيميائية؛ كما يمكن تخصيص لاصق أولي بنوع "مقاوم للحرارة العالية ومنخفض الدخان السام" للصناعة الجوية والفضائية لتلبية متطلبات السلامة في البيئات القاسية.

5. تصميم تمييزي، وبناء حواجز تنافسية في سوق المواد المقاومة للحرارة العالية

• التمايز التكنولوجي: تُحسِّن تقنية تعديل واجهة ألياف الكربون بالراتنج المقاوم للحرارة العالية، التي تم تطويرها بشكل مستقل، قوة الربط بين الراتنج والألياف بنسبة 40٪ عند درجات الحرارة العالية، مما يحل مشكلة تَقشُّر الواجهة عند درجات الحرارة المرتفعة والتي تحدث بسهولة في المواد الأولية التقليدية المقاومة للحرارة؛ وفي الوقت نفسه، من خلال تحسين الصيغة، يتم التحكم في لزوجة الراتنج ضمن النطاق المناسب أثناء تحسين مقاومته للحرارة، وذلك لضمان سيولة العملية وتجنب عيوب التشكيل الناتجة عن لزوجة الراتنج الزائدة.
• التمييز في التكلفة: من خلال الإنتاج الواسع النطاق وتحسين سلسلة التوريد، وبضمان أداء عالي في درجات الحرارة، يتم التحكم في تكلفة المنتجات التقليدية لتكون أقل من المتوسط الصناعي بنسبة 15%، خاصةً في السيناريوهات الحساسة للتكلفة مثل المعدات الصناعية العاملة بدرجات حرارة عالية والطاقة الجديدة، مما يجعلها أكثر تنافسية في السوق ويساعد العملاء على تقليل تكاليف المواد للمكونات العاملة بدرجات حرارة عالية.
• التميّز في الخدمة: توفير خدمات متكاملة تشمل "المواد+العمليات+ما بعد البيع"، وتوفير حلول مُخصصة لمعايير عملية التشكيل عند درجات الحرارة العالية وفق احتياجات العملاء، وتقديم الدعم في حل المشكلات الفنية أثناء الإنتاج؛ وفي الوقت نفسه، إنشاء آلية لمتابعة ما بعد البيع، ومتابعة منتظمة لاستخدام العملاء، وتحسين أداء المنتج بناءً على الملاحظات المستلمة، وبالتالي تعزيز ولاء العملاء.