A-13 Ενισχυμένο Prepreg

Προεμποτισμένο ενισχυμένο υλικό από άνθρακα: μια λύση για σύνθετα υλικά υψηλής αντοχής υπό συνθήκες δυναμικής φόρτισης

Σε τομείς όπως η αιολική ενέργεια, τα οχήματα νέας ενέργειας και το υψηλού επιπέδου εξοπλισμός, που υπόκεινται σε μακροχρόνια δυναμικά φορτία, η θραυσιμότητα και η αντοχή στην κόπωση των υλικών καθορίζουν άμεσα τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων. Αυτό το ενισχυμένο προ-εμποτισμένο υλικό άνθρακα χρησιμοποιεί μια ειδική ρητίνη με αυξημένη θραυσιμότητα ως βασικό συστατικό σύνδεσης, καλύπτοντας τις δύο κυρίαρχες μορφές: το μονόδρομο προ-εμποτισμένο υλικό ίνας άνθρακα και το προ-εμποτισμένο υλικό υφάσματος ίνας άνθρακα. Μέσω αποτελεσματικής διείσδυσης και σύνδεσης της ρητίνης και της ίνας, μετά τη σκλήρυνση, διαθέτει όχι μόνο εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, αλλά και σημαντική σταθερότητα σε υγρή θερμότητα, και μπορεί να λειτουργεί σταθερά σε περιβάλλοντα δυναμικών φορτίων, όπως σε συνθήκες μακροχρόνιας ταλάντωσης και κραδασμών. Παρέχει μια επιλογή υλικού που εξισορροπεί αντοχή και θραυσιμότητα για πτερύγια ανεμογεννητριών, εξαρτήματα αμαξώματος αυτοκινήτων και υψηλού επιπέδου μηχανικά δομικά εξαρτήματα, ξεπερνώντας τους περιορισμούς απόδοσης των παραδοσιακών προ-εμποτισμένων υλικών άνθρακα με υψηλή δυσκαμψία και χαμηλή θραυσιμότητα.

Βασικό πλεονέκτημα: Πολυδιάστατη εγγύηση ανθεκτικότητας, σταθερής απόδοσης και προσαρμογής σε διάφορα σενάρια

1. Ενισχυμένο με ειδική ρητίνη ενίσχυσης, αυξάνει σημαντικά την αντοχή του υλικού σε κρούση και κόπωση

Η ενισχυμένη ρητίνη αποτελεί το βασικό τεχνολογικό χαρακτηριστικό αυτού του προ-εμποτισμένου υλικού. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές συνηθισμένες ρητίνες, χρησιμοποιεί σύνθετη φόρμουλα «εποξειδική ρητίνη + τροποποιητής ενίσχυσης με δομή πυρήνα-περιβλήματος + τροποποιητής εύκαμπτου τμήματος αλυσίδας» και βελτιώνει την ολκιμότητα της ρητίνης μέσω σχεδιασμού σε επίπεδο μορίων: ο τροποποιητής ενίσχυσης με δομή πυρήνα-περιβλήματος μπορεί να σχηματίσει μικρά ελαστικά σωματίδια μετά τον εμποτισμό της ρητίνης. Όταν το υλικό δέχεται κρούση, τα σωματίδια μπορούν να απορροφήσουν την ενέργεια της κρούσης και να αποτρέψουν τη γρήγορη διάδοση ρωγμών· οι τροποποιητές εύκαμπτων τμημάτων μπορούν να αυξήσουν την ευλυγισία των μοριακών αλυσίδων της ρητίνης και να μειώσουν τη συσσώρευση τάσεων στο υλικό υπό συνεχείς δυναμικές φορτίσεις.

Σύμφωνα με εξουσιοδοτημένες δοκιμές, ο δείκτης ανθεκτικότητας αυτού του ενισχυμένου προ-εμποτισμένου υλικού από άνθρακα έχει σημειώσει σημαντικές επιτυχίες: το σύνθετο υλικό που κατασκευάζεται από μονόδρομο προ-εμποτισμένο υλικό ίνας άνθρακα παρουσιάζει αύξηση της αντοχής σε κρούση κατά περισσότερο από 60% σε σύγκριση με το συνηθισμένο προ-εμποτισμένο υλικό ίνας άνθρακα, και αύξηση του επιμηκυσμού στη θραύση κατά 45%· Η διατμητική ανθεκτικότητα του προ-εμποτισμένου υφάσματος ίνας άνθρακα έχει βελτιωθεί κατά 55%. Μετά από 1 εκατομμύριο κύκλους δοκιμής δυναμικού φορτίου, ο ρυθμός διατήρησης των μηχανικών ιδιοτήτων υπερβαίνει ακόμη και το 90%, πολύ πάνω από το μέσο όρο του 75% για το συνηθισμένο προ-εμποτισμένο υλικό. Για παράδειγμα, στις πτερύγες ανεμογεννητριών, μετά τη χρήση αυτού του ενισχυμένου προ-εμποτισμένου υλικού, η διάρκεια ζωής των πτερυγίων σε περιβάλλον ισχυρής ταλάντωσης από τον άνεμο επεκτείνεται σε περισσότερα από 20 χρόνια, δηλαδή 30% υψηλότερη σε σύγκριση με τα παραδοσιακά υλικά, μειώνοντας σημαντικά το κόστος συντήρησης των εγκαταστάσεων αιολικής ενέργειας. Ταυτόχρονα, η πυκνότητα του προϊόντος ελέγχεται αυστηρά να μην είναι λιγότερη από 5%, διασφαλίζοντας την ομοιόμορφη κατανομή των ινών και της ρητίνης, και αποφεύγοντας σημεία μειωμένης ανθεκτικότητας που προκαλούνται από ανεπαρκή τοπική πυκνότητα.

2. Διπλή μορφή κάλυψης προϊόντος, προσαρμοσμένη στις απαιτήσεις φόρτισης διαφορετικών σεναρίων δυναμικού φορτίου

Η οικογένεια προϊόντων περιλαμβάνει μονόδρομο προ-εμποτισμένο από άνθρακα και ύφασμα από άνθρακα προ-εμποτισμένο, τα οποία μπορούν να επιλεγούν εύκολα ανάλογα με τα χαρακτηριστικά φόρτισης και τους τύπους δυναμικού φορτίου διαφορετικών εξαρτημάτων, επιτυγχάνοντας το πλεονέκτημα απόδοσης "κατόπιν απαίτησης αντιστοίχισης".

• Προεμπρέσαριστο μονόδρομο από ίνες άνθρακα: Χρησιμοποιεί διάταξη άνθρακα υψηλής ευθύτητας με μονόδρομη διεύθυνση ίνας, με συνέπεια κατεύθυνσης ινών άνω του 99,5%, και παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση σε σενάρια δυναμικής φόρτισης σε άξονα. Κατάλληλο για εξαρτήματα που μπορούν να αντέξουν μακροχρόνιες εφελκυστικές και καμπτικές ταλαντώσεις, όπως η κύρια δοκός των πτερυγίων ανεμογεννητριών, οι διαμήκεις δοκοί του πλαισίου οχημάτων νέας ενέργειας και οι άξονες μετάδοσης υψηλής ακρίβειας εργαλείων. Η αξονική αντοχή του στην κόπωση είναι εξαιρετική, και μπορεί να λειτουργεί συνεχώς για 5000 ώρες χωρίς σημαντική υποβάθμιση της απόδοσης σε περιβάλλον υψηλής συχνότητας ταλάντωσης 10Hz, πληρούντας τις απαιτήσεις δομικής σταθερότητας υπό δυναμικά φορτία.
• Προεμποτισμένο ύφασμα άνθρακα από ίνες: Βασισμένο σε απλά και σαρκίνα υφάσματα, διαθέτει εξαιρετικές ιδιότητες επίπεδης ισοτροπίας και μεγαλύτερη αντίσταση σε πολυκατευθυντική κρούση και διατμητική ταλάντωση. Κατάλληλο για εξαρτήματα με πολύπλοκα σχήματα και υπό μη ομοιόμορφα δυναμικά φορτία, όπως δοκοί σύγκρουσης για συσσωρευτές σε οχήματα νέας ενέργειας (BEV), συνδέσεις αρθρώσεων για εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας και βασικά εξαρτήματα πτερυγίων ανεμογεννητριών. Η δομή του υφάσματος βελτιώνει τη διασπορά της τάσης στο προεμποτισμένο υλικό. Όταν υπόκειται σε τοπική κρούση, η ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί γρήγορα σε όλη την επιφάνεια του υφάσματος, αποφεύγοντας τοπικές θραύσεις και ενισχύοντας την αντοχή του εξαρτήματος στην αποτυχία.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό δύο μορφές προεμποτισμένου υλικού, για παράδειγμα τα πτερύγια ανεμογεννητριών μπορούν να υιοθετήσουν ένα σχέδιο της μορφής «μονοκατευθυντικό προεμποτισμένο υλικό (κύρια δοκός, αντίσταση σε αξονική ταλάντωση) + προεμποτισμένο υφάσματος (ρίζα πτερυγίου, αντίσταση σε διατμητική κρούση)», το οποίο λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις δυναμικών φορτίων διαφορετικών τμημάτων και μεγιστοποιεί την απόδοση των υλικών

3. Άριστη υγρή και θερμή σταθερότητα, κατάλληλη για πολύπλοκα περιβάλλοντα λειτουργίας

Οι δυναμικά φορτία συχνά συνοδεύονται από περίπλοκα περιβάλλοντα, όπως υγρή ζέστη και εναλλασσόμενες υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες. Το παραδοσιακό προ-εμποτισμένο υλικό άνθρακα είναι ευάλωτο σε αστοχία διεπιφάνειας λόγω απορρόφησης νερού από τη ρητίνη, θερμικής διαστολής και συστολής, γεγονός που επηρεάζει την ολκιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητες. Αυτό το βελτιωμένο προ-εμποτισμένο υλικό άνθρακα παρουσιάζει εξαιρετική σταθερότητα σε υγρή ζέστη μέσω βελτιστοποίησης του τύπου ρητίνης και βελτίωσης της διαδικασίας διείσδυσης: τα υδροφοβικά συστατικά που προστίθενται στη βελτιωμένη ρητίνη μειώνουν τον ρυθμό απορρόφησης νερού. Μετά από βύθιση σε υγρό και ζεστό περιβάλλον στους 85 °C και 85% σχετική υγρασία για 1000 ώρες, ο ρυθμός απορρόφησης νερού παραμένει κάτω από 1,5%, πολύ χαμηλότερα από τον βιομηχανικό μέσο όρο του 3% για συνηθισμένα προ-εμποτισμένα υλικά. Ταυτόχρονα, η δύναμη σύνδεσης διεπιφάνειας μεταξύ ρητίνης και ίνας άνθρακα αυξάνεται κατά 25%, γεγονός που επιτρέπει την αποτελεσματική αντίσταση σε αποφλοίωση διεπιφάνειας που προκαλείται από αλλαγές θερμοκρασίας.

Σε πρακτικές εφαρμογές, αυτό το πλεονέκτημα απόδοσης είναι ιδιαίτερα κρίσιμο: όταν χρησιμοποιείται για συστατικά αμαξώματος οχημάτων νέας ενέργειας, μπορεί να αντέξει ακραίους κύκλους θερμοκρασίας -40 ℃~120 ℃ και να διατηρήσει σταθερότητα και ανθεκτικότητα ακόμη και σε βροχερά, χιονισμένα και υγρά περιβάλλοντα· όταν χρησιμοποιείται για πτερύγια αιολικών τύρβινων σε ανοικτή θάλασσα, μπορεί να αντισταθεί σε διάβρωση από υψηλή αλατούχα ατμόσφαιρα και υψηλή υγρασία, αποφεύγοντας τη μείωση της ανθεκτικότητας των πτερυγίων λόγω γήρανσης από υγρασία και θερμότητα. Μετά από δοκιμές, η δυναμική διάρκεια ζωής του προϊόντος σε υγρά και θερμά περιβάλλοντα αυξάνεται κατά 40% σε σύγκριση με συνηθισμένο προ-εμποτισμένο υλικό, εξασφαλίζοντας την αξιοπιστία απόδοσης των εξαρτημάτων σε όλο τον κύκλο ζωής τους.

4. Ώριμη προσαρμοστικότητα διαδικασίας για να καλύπτει τις ανάγκες μαζικής παραγωγής

Παρά τα σημαντικά πλεονεκτήματα απόδοσης, αυτό το ενισχυμένο υλικό προ-εμποτισμένο με άνθρακα διατηρεί εξαιρετική συμβατότητα διεργασίας και είναι συμβατό με κυρίαρχες διαδικασίες παραγωγής σύνθετων υλικών, όπως η θερμή έγχυση, η ενεργοποίηση με πίεση και η διαμόρφωση με κενό. Δεν απαιτεί επιπλέον τροποποίηση εξοπλισμού από τις επιχειρήσεις και μειώνει τα εμπόδια παραγωγής.

• Μόρφωση με θερμοσυγκόλληση: Κατάλληλη για υψηλής τεχνολογίας εξαρτήματα με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ακρίβειας και απόδοσης (όπως εξαρτήματα αεροδιαστημικής), ελεγχόμενη μέσω ομοιόμορφης πίεσης (0,8~1,5MPa) και θερμοκρασίας (120~150 ℃), το ενισχυμένο ρητίνη πληρώνει πλήρως τις ίνες, και η ομοιομορφία της ολκιμότητας των διαμορφωμένων εξαρτημάτων φτάνει το 98% ή περισσότερο, χωρίς τοπικές διαφορές απόδοσης.
• Τυποποίηση με συμπίεση: κατάλληλο για σενάρια μαζικής παραγωγής όπως οχήματα νέας ενέργειας και αιολική ενέργεια, με υψηλή απόδοση διαμόρφωσης, η παραγωγή ανά παρτίδα μπορεί να ελεγχθεί σε 40-60 λεπτά, ενώ η διαδικασία συμπίεσης διαμόρφωσης επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο του μεγέθους των εξαρτημάτων, μειώνοντας τα επόμενα βήματα επεξεργασίας και το κόστος παραγωγής.
• Διαμόρφωση με κενό: Κατάλληλη για μεγάλα εξαρτήματα (όπως πτερύγια ανεμογεννητριών άνω των 15 μέτρων), η ροή της ρητίνης και η εξάτμιση επιτυγχάνονται μέσω αρνητικής πίεσης κενού, μειώνοντας το κόστος διαμόρφωσης κατά 35% σε σύγκριση με την τεχνολογία θερμού θαλάμου, διασφαλίζοντας παράλληλα την πλήρη απόδοση της ανθεκτικής ρητίνης.

Επιπλέον, το προϊόν διαθέτει εξαιρετική σταθερότητα κατά την αποθήκευση και μπορεί να αποθηκευτεί για περισσότερο από 6 μήνες σε χαμηλή θερμοκρασία -18 ℃. Μετά την αφαίρεση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως στην παραγωγή χωρίς να απαιτείται μεγάλος χρόνος προθέρμανσης, μειώνοντας τον χρόνο αναμονής για την παραγωγή και προσαρμοζόμενο στον ρυθμό της βιομηχανικής παραγωγής.

5. Διαφοροποιημένο σχεδιασμός, δημιουργώντας φραγμούς ανταγωνισμού στην αγορά

Αφενός, πραγματοποιείται διαφοροποιημένη καινοτομία στη διαμόρφωση της ρητίνης, στην επιλογή ινών και στη διαδικασία ενίσχυσης – για παράδειγμα, ο αυτό-ανεπτυγμένος ενισχυτικός παράγοντας με δομή πυρήνα-περιβλήματος μπορεί να επιτύχει ακριβή ισορροπία μεταξύ της ολκιμότητας και της δυσκαμψίας, αποφεύγοντας το σημείο πόνου της βιομηχανίας "η ενίσχυση σημαίνει μείωση της δυσκαμψίας", ώστε το προϊόν να διατηρεί άξονα εφελκυσμού με αντοχή άνω των 1750MPa, ενώ βελτιώνεται η ολκιμότητα·

Από την άλλη πλευρά, παρέχουμε ευέλικτες προσαρμοσμένες υπηρεσίες που μπορούν να ρυθμίσουν το επίπεδο αντοχής (από «μέτρια αντοχή» έως «υψηλή αντοχή», προσαρμοσμένο σύμφωνα με τις ανάγκες του πελάτη), την επιφανειακή πυκνότητα της ίνας (100~800g/㎡ πλήρης κάλυψη) και το περιεχόμενο ρητίνης (35%~50% ρυθμιζόμενο) για να καλύψουν τις προσωπικές ανάγκες διαφορετικών σεναρίων δυναμικών φορτίων. Για παράδειγμα, για να ανταποκριθούμε στη ζήτηση για δοκούς αντίσκισης σε οχήματα νέας ενέργειας, μπορεί να προσαρμοστεί μονόδρομο προ-εμποτισμένο υλικό άνθρακα με «υψηλή αντοχή σε κρούση»· Ανταποκρινόμενοι στη ζήτηση για πτερύγια ανεμογεννητριών, μπορεί να προσαρμοστεί προ-εμποτισμένο ύφασμα άνθρακα με «αντοχή σε υψηλή υγρασία και θερμότητα» για να αποφευχθεί η αγοραία πίεση λόγω ομοιόμορφου ανταγωνισμού.