A-18 vysokoteplotně odolný jednosměrný uhlíkový vláknitý prepreg

Vysokoteplotně odolný jednosměrový preimpregnovaný uhlíkový vlákno (A-18): Strážce konstrukčního výkonu v extrémních podmínkách vysoké teploty

V extrémních vysokoteplotních prostředích, jako jsou periferní komponenty leteckých motorů, průmyslová zařízení s vysokou teplotou a oblasti nových energetických zdrojů, jsou stejně důležité vysokoteplotní stabilita i mechanické vlastnosti materiálů. Vysokoteplotně odolný jednosměrný karbonový prepreg (A-18 vysokoteplotně odolný jednosměrný karbonový prepreg) je založen na speciálním vysokoteplotně odolném epoxidovém pryskyřicovém systému a lze ho flexibilně volit podle potřeb zákazníka pro odolnost proti vysokým teplotám. Zachovává vysokou pevnost a výhody nízké hmotnosti jednosměrného karbonového prepregu a zároveň udržuje stabilní výkon ve vysokoteplotních prostředích. Poskytuje materiálová řešení pro horké části leteckých a kosmických komponentů, konstrukční části průmyslových pecí, zařízení nových energetických zdrojů atd. s „odolností proti vysokým teplotám + konstrukční spolehlivostí“, čímž překonává aplikační úzké místo tradičních karbonových prepregů náchylných k poruchám při vysokých teplotách.

Základní výhody: Vícerozměrná záruka vysoké teplotní stability, flexibilní přizpůsobení a adaptace na všechny scény

1. Epoxidová pryskyřice odolná proti vysokým teplotám, řeší problém degradace výkonu za extrémních teplot

Klíčovým technologickým prvkem A-18 vysokoteplotně odolného jednosměrového karbonového prepregu je speciální vysokoteplotně odolný epoxidový pryskyřicový systém, který se liší od běžných epoxidových pryskyřic náchylných k měknutí a rozkladu nad 120 °C. Tento systém dosahuje skokového zlepšení vysokoteplotního výkonu optimalizací molekulární struktury a inovací přísad odolných proti vysokým teplotám. Za prvé, jako matrice se používá aromatická epoxidová pryskyřice s stabilními benzenními kruhy v molekulárních řetězcích, které výrazně zvyšují teplotu tepelného rozkladu pryskyřice; za druhé se přidávají nanometrické plniva odolná proti vysokým teplotám (např. nitrid boritý a oxid hlinitý), které zvyšují tuhost a odolnost pryskyřice proti creepu za vysokých teplot; za třetí se používají vysokoteplotní tvrdidla, která zajišťují, že po laminaci za vysoké teploty vznikne hustá síťová struktura, ještě více zvyšující tepelnou stabilitu.

Výrobek lze flexibilně vybírat podle potřeby zákazníka s ohledem na odolnost proti vysokým teplotám. Běžný rozsah tolerance pokrývá 150 ℃ -300 ℃, speciální přizpůsobená verze může přesáhnout 350 ℃. Při odpovídající teplotě lze výrobek používat po dlouhou dobu (více než 1000 hodin) a jeho retence mechanických vlastností zůstává nad 85 %. Podle autoritativních testů má kompozitní materiál vyrobený z prepregu A-18 v prostředí vysoké teploty 200 ℃ útlum tahové pevnosti při 0 ° pouze 5 % (u běžného prepregu přesahuje 30 %) a útlum ohybového modulu méně než 8 %, čímž plně splňuje požadavky na dlouhodobý provoz za vysokých teplot v oblastech jako jsou prostředí leteckých motorů, průmyslové peci a další aplikace. Zároveň je zajištěno rovnoměrné rozložení uhlíkových vláken a vysokoteplotní pryskyřice, aby se předešlo slabým místům způsobeným nedostatečnou lokální hustotou a byla zajištěna celková strukturální stabilita.

2. Podpora jednosměrné vláknové struktury, splňující dvojí požadavky na vysokou teplotu a mechanické vlastnosti

Jako jednosměrný předimpregnovaný uhlíkový kompozit A-18 využívá uspořádání uhlíkových vláken s vysokou přímostí ve formě jednosměrného pásu, přičemž konzistence směru vláken přesahuje 99,8 %, což umožňuje maximalizaci osových mechanických vlastností uhlíkových vláken a zachování vynikající nosné kapacity i za vysokých teplot. Testy ukázaly, že při pokojové teplotě dosahuje tahová pevnost předimpregnu A-18 ve směru 0 ° více než 2500 MPa a tahový modul přesahuje 180 GPa; Při vysoké teplotě 250 °C stále zůstává tahová pevnost na úrovni 2100 MPa a tahový modul na úrovni 150 GPa, čímž výrazně převyšuje výkon běžných materiálů odolných proti vysokým teplotám.

Tato charakteristika „vysoké teplotní stability a vysoké pevnosti“ poskytuje významné výhody u nosných konstrukčních prvků pracujících za vysokých teplot: v oblasti leteckého a kosmického průmyslu, když je použita u motorových gondol letadel a součástí raketových pohonných systémů, odolává tepelnému záření a nárazu proudícího vzduchu během provozu motoru a tak předchází strukturálním poruchám způsobeným změkčováním materiálu; v oblasti průmyslového zařízení může nosný rám pro vysokoteplotní peci a dopravní komponenty tepelného zpracování zachovat tuhost v trvalém prostředí vysokých teplot, čímž snižuje počet provozních havárií způsobených deformací materiálu. Kromě toho jednosměrná vláknová struktura vykazuje také vynikající odolnost proti únavě materiálu, jejíž životnost přesahuje 10 let při cyklickém zatížení za vysokých teplot (např. cyklus ohřevu a chlazení u průmyslových pecí), což je o 50 % delší než u běžných vysokoteplotních kovových materiálů.

3. Silná přizpůsobivost procesu pro splnění rozmanitých výrobních požadavků na komponenty odolné proti vysokým teplotám

I přes zaměření na scénáře s vysokou teplotou stále A-18 tepelně odolný jednosměrný prepreg z uhlíkových vláken udržuje vynikající procesní kompatibilitu a je kompatibilní s běžnými postupy výroby kompozitních materiálů, jako je lisování za tepla, tvarování tlakem a vinutí. Není nutné upravovat zařízení pro vysokoteplotní výrobu, čímž se snižuje nárok na aplikaci

• Lisování za tepla: Vhodné pro letecké komponenty s extrémně vysokou přesností a požadavky na výkon (např. tvarované díly okolo motoru), řízené vysokou teplotou a tlakem (teplota odpovídá teplotní odolnosti prepregu, tlak 0,8–1,5 MPa), tepelně odolná pryskyřice je plně impregnována do uhlíkových vláken. Po formování je povrchová hladkost dílu vysoká a vnitřní vada je nižší než 0,5 %, což zajišťuje stálý výkon za vysokých teplot.
• Tlačné formování: vhodné pro standardizované průmyslové komponenty vystavené vysokým teplotám (např. spojky horkých potrubí a příslušenství pecí), s vysokou účinností formování, doba výroby jedné série může být ovládána v rozmezí 40–60 minut a přesnost rozměrů komponentů lze přesně kontrolovat (chyba ± 0,2 mm), což splňuje požadavky na montáž průmyslového zařízení a snižuje následné obráběcí operace.
• Navíjení: Vhodné pro válcové komponenty, jako jsou vysokoteplotní potrubí a tlakové nádoby. Uhlíková vlákna jsou orientována a uspořádána pomocí navíjecí technologie, čímž mají komponenty vynikající nosnou kapacitu za vysokých teplot jak v axiálním, tak v obvodovém směru. Například při použití na vysokoteplotní parní potrubí odolávají obalené trubky teplotě až 280 ℃ a tlaku 30 MPa, čímž splňují požadavky na dopravu za vysokých teplot v energetickém průmyslu.

Kromě toho má produkt vynikající stabilitu skladování a může být uložen více než 6 měsíců ve studeném prostředí při teplotě -18 ℃. Po vyjmutí může být přímo použit v procesu vysokoteplotního tvarování bez nutnosti dlouhého znovunahřívání, čímž se zabrání předčasnému ztvrdnutí pryskyřice nebo degradaci vlastností a zajišťuje se nepřetržitá výroba.

4. Přizpůsobené služby rozšiřující aplikační hranice scénářů za vysokých teplot

Univerzální prepreg z jednosměrného uhlíkového vlákna A-18 odolný vysokým teplotám poskytuje komplexní přizpůsobené služby s „potřebami zákazníka jako jádrem“, čímž dále rozšiřuje hranice aplikací ve vysokoteplotních prostředích:

• Přizpůsobení odolnosti vůči vysokým teplotám: Kromě běžného rozsahu 150 ℃ -300 ℃ lze vyvíjet přizpůsobené modely s vyšší odolností proti teplotě (např. 350 ℃, 400 ℃) podle speciálních požadavků zákazníků na konkrétní scénáře. Například pro letecký a kosmický průmysl lze přizpůsobit prepregové materiály odolné teplotě 350 ℃, aby vyhovovaly extrémnímu vysokoteplotnímu prostředí raketových motorů.
• Přizpůsobení rozměrů a šířky: Podporuje přizpůsobení plošné hmotnosti uhlíkových vláken (50 g/m² – 300 g/m²) a šířky (0,8 m – 1,5 m), např. přizpůsobení 1,5m širokého prepregu s vysokou plošnou hmotností (300 g/m²) pro velké průmyslové peci, čímž se snižuje počet spojů dílů a riziko selhání spojů při vysokých teplotách; přizpůsobení ultra tenkého prepregu 50 g/m² pro přesné elektronické komponenty odolné proti vysokým teplotám, což umožňuje dosažení lehkosti a miniaturizace při zajištění odolnosti vůči vysokým teplotám.
• Přizpůsobení funkce pryskyřice: Do systému tepelně odolné pryskyřice lze přidat další komponenty s funkcí zpomalování hoření, odolnosti proti korozi a jinými funkcemi. Například lze pro vybavení pracující za vysokých teplot v chemickém průmyslu vyvinout „tepelně odolnou + korozivzdornou“ dvojúčelovou prepegovou směs, která odolává jak vysokým teplotám, tak účinkům chemických médií; pro letecký a kosmický průmysl lze objednat „tepelně odolnou + nízkou kouřivostí a toxicitou“ prepegovou směs, která splňuje bezpečnostní požadavky v extrémních prostředích.

5. Diferencovaný design, vytváření konkurenčních bariér na trhu s materiály odolnými proti vysokým teplotám

• Technologická diferenciace: Samostatně vyvinutá „modifikační technologie rozhraní uhlíkových vláken a odolného proti vysokým teplotám pryskyřice“ zvyšuje pevnost spojení mezi pryskyřicí a vláknem při vysokých teplotách o 40 %, čímž řeší problém odlepujícího se rozhraní při vysoké teplotě, který se často vyskytuje u tradičních odolných proti vysokým teplotám půlvýrobků; zároveň díky optimalizaci formulace, při zvyšování odolnosti proti vysokým teplotám, dochází ke kontrole viskozity pryskyřice v přiměřeném rozmezí, aby byla zajištěna procesní tekutost a předešlo se vadám při formování způsobeným nadměrnou viskozitou pryskyřice.
• Rozdílové náklady: Prostřednictvím rozsáhlé výroby a optimalizace dodavatelského řetězce je při zajištění vysoké teplotní odolnosti náklady běžných produktů kontrolovány pod průmyslovým průměrem o 15 %, zejména v scénářích citlivých na náklady, jako jsou průmyslová zařízení pro vysoké teploty a nové energetické zdroje, čímž jsou konkurenceschopnější na trhu a pomáhají zákazníkům snižovat materiálové náklady na komponenty pracující za vysokých teplot.
• Odlišnost služeb: Poskytujeme integrované služby „materiály + procesy + servis“, poskytujeme cílená řešení parametrů procesů tváření za vysokých teplot pro zákazníky a pomáháme při řešení technických problémů ve výrobě; zároveň zavedeme mechanismus sledování po prodeji, pravidelně provádíme kontrolu využití u zákazníků, na základě zpětné vazby optimalizujeme výkon produktů a posilujeme vazbu na zákazníka.