Preimpregnado A-13 de alta tenacidad

Preimpregnado de fibra de carbono templado: una solución para materiales compuestos de alta tenacidad en escenarios de carga dinámica

En campos como la energía eólica, los vehículos de nueva energía y los equipos de alta gama sometidos a cargas dinámicas prolongadas, la tenacidad y resistencia a la fatiga de los materiales determina directamente la vida útil de los componentes. Este preimpregnado de fibra de carbono mejorado utiliza una resina especializada como sistema aglutinante principal, abarcando las dos formas predominantes: preimpregnado de fibra de carbono unidireccional y preimpregnado de tejido de fibra de carbono. Mediante una eficaz infiltración y unión entre la resina y la fibra, tras el curado, no solo posee excelentes propiedades mecánicas, sino también una notable estabilidad térmica en ambientes húmedos, pudiendo operar de forma estable en entornos con cargas dinámicas como vibraciones e impactos prolongados. Ofrece una selección de material que equilibra resistencia y tenacidad para palas de turbinas eólicas, componentes de chasis automotrices y componentes estructurales mecánicos de alta gama, superando las limitaciones de rendimiento de los preimpregnados tradicionales de fibra de carbono, caracterizados por alta rigidez y baja tenacidad.

Ventaja principal: Garantía multidimensional de ruptura en resistencia, rendimiento estable y adaptación al entorno

1. Potenciado por una resina especializada de endurecimiento, mejora significativamente la resistencia al impacto y a la fatiga del material

La resina modificada es el punto destacado de tecnología principal de este preimpregnado. A diferencia de las resinas tradicionales comunes, adopta una fórmula compuesta de "resina epoxi + agente endurecedor con estructura núcleo-cáscara + modificador de segmento flexible", y optimiza la tenacidad de la resina mediante un diseño a nivel molecular: el agente endurecedor con estructura núcleo-cáscara puede formar pequeñas partículas elásticas tras el curado de la resina. Cuando el material recibe un impacto, estas partículas pueden absorber la energía del impacto y evitar la propagación rápida de grietas; los modificadores de segmento flexible pueden aumentar la flexibilidad de las cadenas moleculares de la resina y reducir la acumulación de tensiones en el material bajo cargas dinámicas prolongadas.

Según pruebas autorizadas, el índice de tenacidad de este preimpregnado de fibra de carbono reforzado ha logrado avances significativos: el material compuesto fabricado con preimpregnado unidireccional de fibra de carbono presenta un aumento de más del 60 % en la tenacidad al impacto en comparación con el preimpregnado ordinario de fibra de carbono, y un incremento del 45 % en el alargamiento a rotura; la tenacidad al corte del preimpregnado de tejido de fibra de carbono se ha mejorado en un 55 %. Tras 1 millón de ciclos de pruebas de carga dinámica, la tasa de retención del rendimiento mecánico sigue superando el 90 %, muy por encima del nivel promedio del 75 % para preimpregnados comunes. Tomando como ejemplo las palas de turbinas eólicas, tras utilizar este preimpregnado reforzado, la vida útil por fatiga de las palas en entornos de vibración por viento fuerte se extiende a más de 20 años, un 30 % más que con materiales tradicionales, reduciendo significativamente los costes de mantenimiento de los equipos eólicos. Al mismo tiempo, la densidad del producto está estrictamente controlada para no ser inferior al 5 %, garantizando una distribución uniforme de las fibras y la resina, y evitando puntos débiles en la tenacidad causados por densidades locales insuficientes.

2. Cobertura de producto con doble forma, adaptada a los requisitos de esfuerzo de diferentes escenarios de carga dinámica

La familia de productos incluye prepreg de fibra de carbono unidireccional y prepreg de tejido de fibra de carbono, que pueden seleccionarse flexiblemente según las características de esfuerzo y los tipos de carga dinámica de diferentes componentes, logrando la ventaja de rendimiento de "asignación según necesidad".

• Prepreg de fibra de carbono unidireccional: Adopta una disposición unidireccional de fibra de carbono con alta rectitud, con una consistencia en la dirección de la fibra superior al 99,5 %, y presenta un rendimiento sobresaliente en escenarios de carga dinámica axial. Adecuado para componentes que soportan vibraciones a tracción y flexión prolongadas, como la viga principal de las palas de turbinas eólicas, vigas longitudinales del chasis de vehículos de nueva energía y ejes de transmisión de máquinas-herramienta de alta gama. Su resistencia axial a la fatiga es excelente y puede funcionar continuamente durante 5000 horas sin degradación significativa del rendimiento en un entorno de vibración de alta frecuencia de 10 Hz, cumpliendo así los requisitos de estabilidad estructural bajo cargas dinámicas.
• Preimpregnado de tejido de fibra de carbono: Basado en tejidos planos y sarga, tiene excelentes propiedades isotrópicas en el plano y una mayor resistencia al impacto multidireccional y a la vibración por corte. Adecuado para componentes con formas complejas y sometidos a cargas dinámicas no uniformes, como vigas de colisión para paquetes de baterías en vehículos de nueva energía, conectores articulados para equipos de alta gama y partes raíz de palas de turbinas eólicas. La estructura del tejido mejora la distribución del esfuerzo en el prepreg. Cuando se somete a un impacto local, la energía puede transmitirse rápidamente a toda la superficie del tejido, evitando roturas locales y mejorando la resistencia del componente al fallo.

Pueden utilizarse combinadas dos formas de prepreg, por ejemplo, las palas de turbinas eólicas pueden adoptar un diseño de "prepreg unidireccional (viga principal, anti-vibración axial) + prepreg de tejido (raíz de la pala, anti-impacto por corte)", lo que considera los requisitos de carga dinámica de diferentes partes y maximiza el rendimiento del material

3. Excelente estabilidad en húmedo y en caliente, adecuada para entornos de servicio complejos

Los escenarios de carga dinámica suelen ir acompañados de entornos complejos, como calor húmedo y temperaturas alternantes altas y bajas. El preimpregnado tradicional de fibra de carbono es propenso a fallos en la interfaz debido a la absorción de agua por la resina, así como a la expansión y contracción térmica, lo que a su vez afecta la tenacidad y las propiedades mecánicas. Este preimpregnado de fibra de carbono mejorado presenta una excelente estabilidad al calor húmedo gracias a la optimización de la fórmula de la resina y a la mejora del proceso de infiltración: los componentes hidrofóbicos añadidos a la resina mejorada reducen la tasa de absorción de agua. Tras 1000 horas de inmersión en un entorno húmedo y cálido a 85 °C y 85 % de humedad relativa, la tasa de absorción de agua sigue siendo inferior al 1,5 %, muy por debajo del nivel promedio de la industria del 3 % para preimpregnados comunes; al mismo tiempo, la resistencia de adherencia en la interfaz entre la resina y la fibra de carbono aumenta en un 25 %, lo que permite resistir eficazmente la deslaminación de la interfaz provocada por cambios de temperatura.

En aplicaciones prácticas, esta ventaja de rendimiento es particularmente crucial: cuando se utiliza en componentes del chasis de vehículos de nueva energía, puede soportar ciclos extremos de temperatura de -40 ℃ a 120 ℃ y mantener estabilidad y tenacidad incluso en entornos lluviosos, nevados y húmedos; cuando se emplea en palas de turbinas eólicas marinas, puede resistir la erosión provocada por ambientes con alta niebla salina y alta humedad, evitando la disminución de la tenacidad de las palas causada por el envejecimiento por calor húmedo. Tras pruebas, la vida dinámica de fatiga del producto en ambientes cálidos y húmedos aumenta un 40 % en comparación con los preimpregnados comunes, garantizando la fiabilidad del rendimiento de los componentes durante todo su ciclo de vida.

4. Adaptabilidad madura al proceso para satisfacer las necesidades de producción a gran escala

A pesar de sus significativas ventajas de rendimiento, este prepreg de fibra de carbono reforzado mantiene una excelente compatibilidad con los procesos y es compatible con los métodos principales de fabricación de materiales compuestos, como el moldeo por prensado en caliente, el moldeo por compresión y el moldeo con bolsa al vacío. No requiere modificaciones adicionales de equipos por parte de las empresas y reduce las barreras de producción.

• Moldeo por prensado en caliente: Adecuado para componentes de alta gama con requisitos extremadamente altos de precisión y rendimiento (como piezas aeroespaciales), controlado mediante presión uniforme (0,8~1,5 MPa) y temperatura (120~150 ℃), la resina tenaz se infiltra completamente en las fibras, y la uniformidad de tenacidad de las piezas moldeadas alcanza más del 98 % sin diferencias locales de rendimiento.
• Moldeado por compresión: adecuado para escenarios de producción a gran escala, como vehículos de nueva energía y energía eólica, con alta eficiencia de moldeo; el tiempo de producción por lote puede controlarse dentro de los 40-60 minutos, y el proceso de moldeo por compresión permite controlar con precisión el tamaño de los componentes, reducir los pasos posteriores de procesamiento y disminuir los costos de producción.
• Moldeo por bolsa al vacío: Adecuado para componentes de gran tamaño (como palas de turbinas eólicas de más de 15 metros), donde el flujo de resina y la eliminación de aire se logran mediante presión negativa de vacío, reduciendo los costos de moldeo en un 35 % en comparación con la tecnología de autoclave caliente, al tiempo que garantiza el rendimiento completo de la resina reforzada.

Además, el producto tiene una excelente estabilidad durante el almacenamiento y puede conservarse durante más de 6 meses en un ambiente de baja temperatura de -18 °C. Tras su extracción, puede introducirse directamente en la producción sin necesidad de un calentamiento prolongado, lo que reduce el tiempo de espera en la producción y se adapta al ritmo de la producción industrial por lotes.

5. Diseño diferenciado, creando barreras de competencia en el mercado

Por un lado, se lleva a cabo una innovación diferenciada en la formulación de resinas, selección de fibras y proceso de reforzamiento: por ejemplo, el agente de reforzamiento con estructura núcleo-cubierta desarrollado independientemente puede lograr un equilibrio preciso entre tenacidad y rigidez, evitando el problema común en la industria de que "reforzar implica reducir la rigidez", permitiendo que el producto mantenga una resistencia axial a la tracción superior a 1750 MPa mientras mejora su tenacidad

Por otro lado, ofrecemos servicios personalizados flexibles que pueden ajustar el nivel de tenacidad (desde "temple moderado" hasta "alto temple", personalizado según las necesidades del cliente), la densidad superficial de fibra (cobertura completa de 100~800 g/㎡) y el contenido de resina (ajustable entre 35% y 50%) para satisfacer las necesidades personalizadas en diferentes escenarios de carga dinámica. Por ejemplo, ante la demanda de vigas anticolisión en vehículos de nueva energía, se puede personalizar un prepreg de fibra de carbono unidireccional con "alta tenacidad al impacto"; en respuesta a la demanda de palas de turbinas eólicas, se puede personalizar un prepreg de tejido de fibra de carbono con "endurecimiento de alta estabilidad térmica y húmeda" para evitar la presión del mercado causada por la competencia homogénea.