A-13 Prepreg Tahan Benturan

Toughened carbon fiber prepreg: solusi untuk material komposit dengan ketangguhan tinggi dalam skenario beban dinamis

Pada bidang-bidang seperti tenaga angin, kendaraan energi baru, dan peralatan kelas atas yang mengalami beban dinamis jangka panjang, ketangguhan dan ketahanan fatik bahan secara langsung menentukan masa pakai komponen. Prepreg serat karbon yang diperkuat ini menggunakan resin penguat khusus sebagai sistem ikatan utama, mencakup dua bentuk utama yaitu prepreg serat karbon satu arah dan prepreg kain serat karbon. Melalui infiltrasi dan ikatan yang efisien antara resin dan serat, setelah proses curing, material ini tidak hanya memiliki sifat mekanis yang sangat baik, tetapi juga stabilitas terhadap panas dan kelembapan yang luar biasa, serta mampu beroperasi secara stabil dalam lingkungan beban dinamis seperti getaran dan benturan jangka panjang. Material ini menyediakan pilihan material yang menyeimbangkan kekuatan dan ketangguhan untuk bilah turbin angin, komponen sasis otomotif, dan komponen struktural mekanis kelas atas, sehingga melampaui keterbatasan kinerja prepreg serat karbon tradisional yang memiliki kekakuan tinggi namun ketangguhan rendah.

Keunggulan utama: Jaminan multidimensi terhadap terobosan ketahanan, kinerja stabil, dan adaptasi skenario

1. Didukung oleh resin penguat khusus, secara signifikan meningkatkan ketahanan benturan dan ketahanan kelelahan material

Resin penguat merupakan sorotan teknologi inti dari prepreg ini. Berbeda dengan resin biasa tradisional, resin ini menggunakan formula komposit "resin epoksi + agen penguat struktur inti-kulit + modifikator segmen fleksibel", serta mengoptimalkan ketangguhan resin melalui desain pada tingkat molekuler: agen penguat struktur inti-kulit dapat membentuk partikel elastis kecil setelah resin mengeras. Saat material menerima benturan, partikel-partikel ini mampu menyerap energi benturan dan mencegah penyebaran retakan yang cepat; modifikator segmen fleksibel dapat meningkatkan kelenturan rantai molekul resin serta mengurangi akumulasi tegangan pada material di bawah beban dinamis jangka panjang.

Berdasarkan pengujian otoritatif, indeks ketangguhan dari bahan prepreg serat karbon yang diperkuat ini telah mencapai terobosan signifikan: material komposit yang dibuat dari prepreg serat karbon unidirectional memiliki peningkatan ketangguhan benturan lebih dari 60% dibandingkan prepreg serat karbon biasa, serta peningkatan elongasi putus sebesar 45%; ketangguhan geser dari prepreg kain serat karbon telah meningkat sebesar 55%. Setelah menjalani pengujian beban dinamis selama 1 juta siklus, tingkat retensi kinerja mekanisnya masih melebihi 90%, jauh melampaui tingkat rata-rata 75% untuk prepreg biasa. Sebagai contoh, pada bilah turbin angin, setelah menggunakan prepreg yang diperkuat ini, umur pakai fatik bilah dalam lingkungan getaran angin kencang meningkat hingga lebih dari 20 tahun, 30% lebih tinggi dibandingkan material tradisional dan secara signifikan mengurangi biaya perawatan peralatan tenaga angin. Pada saat yang sama, kepadatan produk dikendalikan secara ketat tidak kurang dari 5% untuk memastikan distribusi serat dan resin yang merata, serta mencegah titik-titik kerentanan akibat kepadatan lokal yang tidak mencukupi.

2. Cakupan produk bentuk ganda, disesuaikan dengan persyaratan tegangan dari berbagai skenario beban dinamis

Kelompok produk mencakup prepeg serat karbon satu arah dan prepeg kain serat karbon, yang dapat dipilih secara fleksibel sesuai dengan karakteristik tegangan dan jenis beban dinamis dari komponen yang berbeda, sehingga mencapai keunggulan kinerja "penyesuaian sesuai permintaan".

• Prepreg serat karbon satu arah: Mengadopsi susunan serat karbon unidirectional dengan kelurusan tinggi, dengan konsistensi arah serat lebih dari 99,5%, serta menunjukkan kinerja luar biasa dalam skenario beban dinamis aksial. Cocok untuk komponen yang mampu menahan getaran tarik dan lentur jangka panjang, seperti balok utama bilah turbin angin, balok memanjang sasis kendaraan energi baru, dan poros transmisi permesinan kelas atas. Kinerja anti-kelelahan aksialnya sangat baik, dan dapat beroperasi secara terus-menerus selama 5000 jam tanpa degradasi kinerja signifikan dalam lingkungan getaran frekuensi tinggi 10Hz, memenuhi persyaratan stabilitas struktural di bawah beban dinamis.
• Prepreg kain serat karbon: Berdasarkan kain polos dan twill, memiliki sifat isotropik dalam bidang yang sangat baik serta ketahanan yang lebih kuat terhadap benturan multi-arah dan getaran geser. Cocok untuk komponen dengan bentuk kompleks dan mengalami beban dinamis tidak merata, seperti balok tumbukan untuk paket baterai pada kendaraan energi baru, konektor sambungan untuk peralatan kelas atas, serta bagian akar bilah turbin angin. Struktur kain meningkatkan dispersi tegangan pada pre-preg. Saat mengalami benturan lokal, energi dapat cepat ditransmisikan ke seluruh permukaan kain, mencegah kerusakan lokal dan meningkatkan ketahanan komponen terhadap kegagalan.

Dua bentuk pre-preg dapat digunakan secara kombinasi, misalnya bilah turbin angin dapat menggunakan desain "pre-preg satu arah (balok utama, anti getaran aksial) + pre-preg kain (akar bilah, anti benturan geser)", yang mempertimbangkan kebutuhan beban dinamis pada bagian-bagian berbeda serta memaksimalkan kinerja material

3. Stabilitas basah dan panas yang sangat baik, cocok untuk lingkungan kerja yang kompleks

Skenario beban dinamis sering kali disertai dengan lingkungan yang kompleks seperti kelembapan panas dan perubahan suhu tinggi-rendah yang bergantian. Prepreg serat karbon tradisional rentan mengalami kegagalan antarmuka akibat penyerapan air oleh resin, ekspansi termal dan kontraksi, yang pada gilirannya memengaruhi ketangguhan dan sifat mekanis. Prepreg serat karbon yang diperkuat ini memiliki stabilitas panas-lembap yang sangat baik melalui optimasi formula resin dan perbaikan proses infiltrasi: komponen hidrofobik yang ditambahkan ke dalam resin penguat dapat menurunkan laju penyerapan air. Setelah direndam dalam lingkungan lembap-panas pada suhu 85 °C dan kelembapan relatif 85% selama 1000 jam, laju penyerapan air tetap kurang dari 1,5%, jauh di bawah rata-rata industri sebesar 3% untuk prepreg biasa; Pada saat yang sama, kekuatan ikatan antarmuka antara resin dan serat karbon meningkat sebesar 25%, yang secara efektif dapat menahan delaminasi antarmuka yang disebabkan oleh perubahan suhu.

Dalam aplikasi praktis, keunggulan kinerja ini sangat penting: ketika digunakan untuk komponen sasis kendaraan energi baru, material ini mampu menahan siklus suhu ekstrem dari -40 ℃ hingga 120 ℃ serta mempertahankan stabilitas dan ketangguhan bahkan dalam lingkungan hujan, bersalju, dan lembap; saat digunakan untuk bilah turbin angin lepas pantai, material ini tahan terhadap erosi akibat semprotan garam tinggi dan kelembapan tinggi, mencegah penurunan ketangguhan bilah yang disebabkan oleh penuaan akibat panas-lembap. Setelah pengujian, umur fatis dinamis produk di lingkungan panas-lembap meningkat sebesar 40% dibandingkan dengan prepreg biasa, memastikan keandalan kinerja komponen selama seluruh siklus hidupnya.

4. Kemampuan proses yang matang untuk memenuhi kebutuhan produksi skala besar

Meskipun memiliki keunggulan kinerja yang signifikan, prepreg serat karbon yang diperkuat ini tetap mempertahankan kompatibilitas proses yang sangat baik dan sesuai dengan proses manufaktur material komposit utama seperti pencetakan dengan penekanan panas, pencetakan kompresi, dan pencetakan kantong vakum. Prepreg ini tidak memerlukan modifikasi peralatan tambahan oleh perusahaan dan mengurangi hambatan produksi.

• Pencetakan dengan penekanan panas: Cocok untuk komponen kelas atas dengan persyaratan presisi dan kinerja yang sangat tinggi (seperti suku cadang aerospace), dikendalikan oleh tekanan seragam (0,8~1,5 MPa) dan suhu (120~150 ℃), resin penguat sepenuhnya meresap ke dalam serat, serta keseragaman ketangguhan komponen cetak mencapai lebih dari 98% tanpa perbedaan kinerja lokal.
• Perbentukan kompresi: cocok untuk skenario produksi skala besar seperti kendaraan energi baru dan tenaga angin, dengan efisiensi cetakan yang tinggi, waktu produksi per batch dapat dikendalikan dalam 40-60 menit, serta proses cetak kompresi mampu mengontrol ukuran komponen secara akurat, mengurangi langkah pemrosesan selanjutnya, dan menekan biaya produksi.
• Pencetakan dengan kantong vakum: Cocok untuk komponen skala besar (seperti bilah turbin angin di atas 15 meter), aliran resin dan pelepasan udara dicapai melalui tekanan negatif vakum, mengurangi biaya pencetakan sebesar 35% dibandingkan dengan teknologi tangki press panas, sekaligus memastikan kinerja penuh dari resin yang diperkuat.

Selain itu, produk ini memiliki stabilitas penyimpanan yang sangat baik dan dapat disimpan lebih dari 6 bulan dalam lingkungan suhu rendah -18 ℃. Setelah dikeluarkan, produk dapat langsung digunakan dalam produksi tanpa perlu waktu lama untuk pemanasan, sehingga mengurangi waktu tunggu produksi dan menyesuaikan dengan ritme produksi batch industri.

5. Desain diferensiasi, membangun hambatan persaingan pasar

Di satu sisi, dilakukan inovasi terdiferensiasi dalam formulasi resin, pemilihan serat, dan proses penguatan — misalnya, agen penguat struktur inti-selubung yang dikembangkan secara mandiri dapat mencapai keseimbangan tepat antara ketangguhan dan kekakuan, menghindari permasalahan umum di industri "penguatan berarti mengurangi kekakuan", sehingga produk mampu mempertahankan kekuatan tarik aksial lebih dari 1750 MPa sambil meningkatkan ketangguhan;

Di sisi lain, kami menyediakan layanan kustomisasi yang fleksibel yang dapat menyesuaikan tingkat penguatan (dari "penguatan sedang" hingga "penguatan tinggi" sesuai kebutuhan pelanggan), kepadatan permukaan serat (cakupan penuh 100~800g/㎡), dan kadar resin (35%~50% dapat diatur) untuk memenuhi kebutuhan personalisasi dalam berbagai skenario beban dinamis. Sebagai contoh, untuk memenuhi kebutuhan balok anti-tabrakan pada kendaraan energi baru, prepeg serat karbon unidirectional dengan "ketangguhan benturan tinggi" dapat dikustomisasi; sebagai respons terhadap kebutuhan baling-baling turbin angin, prepeg kain serat karbon dengan "penguatan stabilitas panas dan lembap tinggi" dapat dikustomisasi guna menghindari tekanan pasar akibat persaingan yang homogen.