A-18 hochtemperaturbeständiges unidirektionales Kohlefaservorkonfektionat

Hochtemperaturbeständiges unidirektionales Kohlenstoffaservorlegematerial (A-18): Wächter der strukturellen Leistung in extremen Hochtemperaturszenarien

In extremen Hochtemperaturumgebungen wie beispielsweise bei peripheren Komponenten von Luftfahrttriebwerken, industriellen Hochtemperaturanlagen und im Bereich erneuerbare Energien sind die Hochtemperaturstabilität und mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen gleichermaßen entscheidend. Der hochtemperaturbeständige unidirektionale Kohlefaserverbundprepreg (A-18 hochtemperaturbeständiger unidirektionaler Kohlefaserverbundprepreg) basiert auf einem speziellen, hochtemperaturbeständigen Epoxidharz-System und kann je nach den Produktionsanforderungen des Kunden flexibel hinsichtlich seiner Temperaturbeständigkeit ausgewählt werden. Er behält die Vorteile hoher Festigkeit und geringem Gewicht des unidirektionalen Kohlefaserverbundprepregs bei und zeichnet sich gleichzeitig durch eine stabile Leistung in Hochtemperaturumgebungen aus. Damit bietet er Materiallösungen für heiße Endkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, strukturelle Komponenten in Industrieöfen, Hochtemperaturanlagen im Bereich erneuerbare Energien usw. mit „Hochtemperaturbeständigkeit + struktureller Zuverlässigkeit“ und überwindet die Anwendungsgrenzen herkömmlicher Kohlefaserverbundprepregs, die bei hohen Temperaturen versagen neigen.

Kernvorteile: Multidimensionale Gewährleistung der Hochtemperaturstabilität, flexible Anpassungsmöglichkeiten und Anpassung an alle Szenarien

1. Hochtemperaturbeständiges Epoxidharz-System, das das Problem der Leistungsabnahme bei extrem hohen Temperaturen überwindet

Das kerntechnologische Highlight des A-18 Hochtemperatur-beständigen unidirektionalen Kohlefaserverbundwerkstoffs liegt im speziellen hochtemperaturbeständigen Epoxidharz-System, das sich von den Nachteilen herkömmlicher Epoxidharze unterscheidet, die bei Temperaturen über 120 °C neigen, weich zu werden und sich zersetzen. Dieses System erreicht durch molekulare Strukturoptimierung und Innovation hochtemperaturbeständiger Additive einen sprunghaften Fortschritt hinsichtlich der Hochtemperaturleistung. Erstens wird aromatisches Epoxidharz als Matrix verwendet, dessen stabile Benzolringstrukturen in den Molekülketten die thermische Zersetzungs­temperatur des Harzes signifikant erhöhen; zweitens werden nanoskalige, hochtemperaturbeständige Füllstoffe (wie Bornitrid und Aluminiumoxid) zugesetzt, um die Steifigkeit und Kriechfestigkeit des Harzes bei hohen Temperaturen zu verbessern; drittens kommen Hochtemperatur-Härter zum Einsatz, die sicherstellen, dass das Prepreg nach dem Heißpressen eine dichte vernetzte Struktur ausbildet und dadurch die thermische Stabilität weiter erhöht wird.

Das Produkt kann je nach Kundenanforderungen flexibel für Temperaturbeständigkeit ausgewählt werden. Der übliche Toleranzbereich umfasst 150 ℃ -300 ℃, und die spezielle kundenspezifische Version kann 350 ℃ überschreiten. Es kann über einen langen Zeitraum (mehr als 1000 Stunden) bei der entsprechenden Temperatur verwendet werden, wobei die Erhaltungsrate der mechanischen Eigenschaften noch über 85 % liegt. Laut autoritativen Prüfungen weist das aus dem A-18 Prepreg hergestellte Verbundmaterial in einer Hochtemperaturumgebung von 200 ℃ eine Zugfestigkeitsabnahmerate von nur 5 % auf (bei gewöhnlichem Prepreg über 30 %) und eine Biegemodulabnahmerate von weniger als 8 %, wodurch die Anforderungen an den langfristigen Einsatz unter Hochtemperaturbedingungen in Luftfahrttriebwerksräumen, industriellen Öfen und anderen Anwendungen vollständig erfüllt werden. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass Kohlenstofffaser und hochtemperaturbeständiges Harz gleichmäßig verteilt sind, um Schwachstellen in der Hochtemperaturleistung aufgrund lokaler Dichtemängel zu vermeiden, und die gesamte strukturelle Stabilität gewährleistet bleibt.

2. Einseitige Fasergeometrie mit Unidirektionalstruktur, die die Anforderungen an hohe Temperatur- und mechanische Eigenschaften erfüllt

Als unidirektionales Kohlefaservorimpregnat (Prepreg) verwendet A-18 eine hochgradig geradlinige, einseitige Anordnung der Kohlefaser mit einer Faserlaufrichtungskonsistenz von über 99,8 %, wodurch die axialen mechanischen Eigenschaften der Kohlefasern optimal genutzt werden können und auch bei hohen Temperaturen eine hervorragende Tragfähigkeit erhalten bleibt. Tests zufolge erreicht das 0°-Zugfestigkeitsvermögen des A-18-Prepregs bei Raumtemperatur über 2500 MPa, und der 0°-Zugmodul überschreitet 180 GPa; Bei einer hohen Temperatur von 250 °C kann die Zugfestigkeit immer noch 2100 MPa und der Zugmodul 150 GPa betragen, was die Leistungsfähigkeit herkömmlicher hitzebeständiger Materialien deutlich übertrifft.

Diese Eigenschaft der „hohen Temperaturstabilität + hohe Festigkeit“ verschafft ihm erhebliche Vorteile bei tragenden Strukturkomponenten unter Hochtemperaturbelastung: Im Luft- und Raumfahrtbereich kann es, wenn es in Triebwerkgondeln von Flugzeugen und Komponenten von Raketentriebwerksystemen eingesetzt wird, die während des Triebwerksbetriebs auftretende Hitzestrahlung und den Luftstrom widerstehen, wodurch strukturelle Ausfälle aufgrund von Materialweichung vermieden werden; Im Bereich der Industrieanlagen können der Stützrahmen für Hochtemperaturofen und die Förderkomponenten von Wärmebehandlungsanlagen ihre Steifigkeit in andauernd hohen Temperaturen bewahren und so Produktionsunfälle durch Materialverformung reduzieren. Außerdem weist die unidirektionale Faserstruktur eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit auf und bietet eine Lebensdauer von über 10 Jahren unter zyklischer Hochtemperaturbelastung (wie beispielsweise dem Heiz-Kühl-Zyklus von Industrofen), was um 50 % länger ist als bei herkömmlichen hochtemperaturbeständigen Metallmaterialien.

3. Starke Prozessanpassungsfähigkeit, um die vielfältigen Produktionsanforderungen von Hochtemperaturbauteilen zu erfüllen

Trotz der Fokussierung auf Hochtemperaturszenarien behält das A-18 hochtemperaturbeständige unidirektionale Kohlefaservorimpregnat hervorragende Verarbeitungskompatibilität bei und ist mit gängigen Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe wie Heißpressformgebung, Kompressionsformgebung und Wickelformgebung kompatibel. Unternehmen müssen ihre Hochtemperatur-Produktionsanlagen nicht anpassen, wodurch die Anwendungshürde gesenkt wird

• Heißpressformung: Geeignet für Aerospace-Komponenten mit äußerst hohen Präzisions- und Leistungsanforderungen (wie motorseitige Formteile), die unter Hochtemperatur und Hochdruck kontrolliert werden (Temperatur kann der Temperaturbeständigkeit des Prepregs entsprechen, Druck 0,8–1,5 MPa), wobei das hochtemperaturbeständige Harz vollständig in die Kohlenstofffaser eingedrungen ist. Nach der Formgebung weist das Bauteil eine hohe Oberflächengüte auf, und die innere Fehlerquote liegt unter 0,5 %, was eine gleichbleibende Leistung bei hohen Temperaturen sicherstellt.
• Druckform: geeignet für standardisierte industrielle Hochtemperaturkomponenten (wie Hochtemperatur-Rohrverbindungen und Ofenzubehör), mit hoher Formungseffizienz; die Produktionszeit pro Charge kann innerhalb von 40–60 Minuten gehalten werden, und die Maßgenauigkeit der Komponenten lässt sich präzise steuern (Toleranz ± 0,2 mm), was den Montageanforderungen industrieller Anlagen gerecht wird und nachfolgende Bearbeitungsschritte reduziert.
• Wickelumformung: Geeignet für zylindrische Bauteile wie Hochtemperaturleitungen und Druckbehälter, wird die Kohlenstofffaser durch Wickeltechnologie ausgerichtet und angeordnet, wodurch die Bauteile in axialer und umfanglicher Richtung eine hervorragende Hochtemperatur-Tragfähigkeit aufweisen. Beispielsweise können bei Verwendung für Hochtemperatur-Dampfleitungen die umhüllten Rohre einer Temperatur von 280 °C und einem Druck von 30 MPa standhalten und erfüllen so die Anforderungen an den Hochtemperatur-Transport im Energiebereich.

Darüber hinaus zeichnet sich das Produkt durch eine ausgezeichnete Lagerstabilität aus und kann bei einer niedrigen Temperatur von -18 °C über 6 Monate gelagert werden. Nach der Entnahme kann es ohne langes Wiedererwärmen direkt in den Hochtemperatur-Formprozess eingebracht werden, wodurch eine vorzeitige Aushärtung des Harzes oder eine Leistungsminderung vermieden und die Produktionskontinuität sichergestellt wird.

4. Kundenspezifische Dienstleistungen zur Erweiterung der Anwendungsgrenzen in Hochtemperaturszenarien

Das A-18 hochtemperaturbeständige unidirektionale Kohlefaser-Prepreg bietet umfassende, kundenspezifische Dienstleistungen mit dem Leitgedanken „Kundenbedürfnisse im Fokus“ und erweitert dadurch die Anwendungsgrenzen für Hochtemperaturszenarien:

• Anpassung der Temperaturbeständigkeit: Neben dem üblichen Bereich von 150 °C bis 300 °C können angepasste Modelle mit höherer Temperaturbeständigkeit (wie beispielsweise 350 °C, 400 °C) entsprechend den besonderen Anforderungen der Kunden in speziellen Anwendungsszenarien entwickelt werden. So können beispielsweise für die Luft- und Raumfahrtindustrie Prepreg-Materialien mit einer Beständigkeit von 350 °C kundenspezifisch angefertigt werden, um extremen Hochtemperaturbedingungen bei Raketenmotoren standzuhalten.
• Anpassung von Spezifikationen und Breite: Unterstützt die Anpassung der Kohlefaser-Oberflächendichte (50 g/m² - 300 g/m²) und Breite (0,8 m - 1,5 m), beispielsweise die Anfertigung von 1,5 m breitem Prepreg mit hoher Flächengewichtsdichte (300 g/m²) für große industrielle Öfen, wodurch die Anzahl der Komponentenverbindungen reduziert und das Leistungsrisiko bei Hochtemperaturverbindungen verringert wird; Anpassung von ultra-dünnem Prepreg mit 50 g/m² für präzise elektronische Hochtemperaturbauteile, um gleichzeitig Leichtbau und Miniaturisierung bei Gewährleistung der Temperaturbeständigkeit zu erreichen.
• Anpassung der Harzfunktion: Zusätzliche flammhemmende, korrosionsbeständige und andere funktionelle Komponenten können dem hochtemperaturbeständigen Harzsystem hinzugefügt werden. Beispielsweise kann ein „hochtemperaturbeständiges + korrosionsbeständiges“ Dualeffekt-Prepreg für Hochtemperaturanlagen in der chemischen Industrie kundenspezifisch angefertigt werden, das sowohl hohen Temperaturen als auch der Erosion durch chemische Medien standhält; für die Luft- und Raumfahrtindustrie lässt sich ein „hochtemperaturbeständiges + wenig rauchendes und toxisches“ Prepreg anpassen, um den Sicherheitsanforderungen in extremen Umgebungen gerecht zu werden.

5. Differenziertes Design, Aufbau von Wettbewerbsbarrieren im Hochtemperatur-Werkstoffmarkt

• Technologische Differenzierung: Die eigenentwickelte „modifizierte Grenzflächentechnologie aus hochtemperaturbeständigem Harz und Kohlefaser“ erhöht die Haftfestigkeit zwischen Harz und Faser bei hohen Temperaturen um 40 % und löst damit das Problem der Neigung zur Hochtemperatur-Abblätterung an der Grenzfläche, wie sie bei herkömmlichem hochtemperaturbeständigem Prepreg auftritt; gleichzeitig wird durch Optimierung der Formulierung bei verbesserter Temperaturbeständigkeit die Harzviskosität in einem angemessenen Bereich gehalten, um die Fließfähigkeit im Verarbeitungsprozess sicherzustellen und Formfehler durch zu hohe Viskosität zu vermeiden.
• Kostendifferenzierung: Durch großtechnische Produktion und Optimierung der Lieferkette wird bei sicher gestellter Hochtemperaturleistung die Kostenhöhe herkömmlicher Produkte um 15 % unterhalb des Branchendurchschnitts gehalten, insbesondere in kostensensitiven Anwendungsbereichen wie industrielle Hochtemperaturanlagen und erneuerbare Energien. Dadurch ergibt sich eine höhere Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt und Kunden können Materialkosten für Hochtemperaturbauteile senken.
• Service-Differenzierung: Bieten integrierte Dienstleistungen aus „Materialien + Prozesse + After-Sales“ an, stellen gezielte Lösungen für Hochtemperatur-Umformprozessparameter bereit und unterstützen bei der Lösung technischer Probleme in der Produktion; gleichzeitig wird ein After-Sales-Tracking-Mechanismus eingerichtet, bei dem die Kundennutzung regelmäßig verfolgt und das Produktfeedback zur Optimierung der Produktleistung genutzt wird, wodurch die Kundenbindung gesteigert wird.