A-13 Қатайтылған Пропрег

Қатайтылған көміртек талшығының алдын-ала ылғалданған матасы: динамикалық жүктеме жағдайындағы жоғары беріктікті композиттік материалдарға арналған шешім

Ұзақ мерзімді динамикалық жүктемеге ұшырайтын жел энергетикасы, жаңа энергиялық көлік және жоғары сапалы жабдықтар сияқты салаларда материалдардың иілгіштігі мен fatigue resistance (шаршауға төзімділігі) бөлшектердің қызмет ету мерзімін тікелей анықтайды. Бұл қатайтылған көміртегі талшығының прегрегі негізгі байланыстыру жүйесі ретінде арнайы қатайтылған шайырды пайдаланады және бір бағыттағы көміртегі талшығының прегрегі мен көміртегі талшығы басқышының прегрегінің екі негізгі түрін қамтиды. Шайыр мен талшықтың тиімді түрде сіңуі мен байланысуы арқылы күйдіргеннен кейін ол жақсы механикалық қасиеттерге ие болумен қатар, ерекше ылғалды-жылулық тұрақтылыққа ие болады және ұзақ уақыт бойы вибрация мен соққы сияқты динамикалық жүктеме ортасында тұрақты түрде жұмыс істей алады. Жел қозғалтқышының қанаттары, автомобиль шассисінің бөлшектері және жоғары сапалы механикалық құрылымдық бөлшектер үшін беріктік пен иілгіштікті теңестіретін материалдық нұсқаны ұсынады және қатаңдығы жоғары, иілгіштігі төмен дәстүрлі көміртегі талшығының прегрегінің өнімділік шектеулерін жеңеді.

Негізгі артықшылық: Төзімділіктің жаңа деңгейге көтерілуі, тұрақты өнімділік және сценарийге бейімделу кепілдігінің көпжақтылығы

1. Арнайы қатайтқыш шайырлармен нығайтылған, материалдың соққыға және жорамалдық төзімділігін едәуір арттырады

Қатайтылған шайыр – бұл препрегтің негізгі технологиялық ерекшелігі. Дәстүрлі қарапайым шайырлардан өзгеше, ол «эпоксидті шайыр + ядро-қабық құрылымды қатайтқыш агент + иілгіш тізбекті модификатор» композитті формуласын қолданады және молекулалық деңгейдегі құрылым арқылы шайырдың иілгіштігін оптимизациялайды: ядро-қабық құрылымды қатайтқыш агент шайыр қатаятын кезде серпімді ұсақ бөлшектер түзеді. Материалға соққы түскен кезде бұл бөлшектер соққы энергиясын жұтады және трещинаның тез таралуын болдырмауға кедергі жасайды; Иілгіш тізбекті модификаторлар шайыр молекулалық тізбегінің иілгіштігін арттырып, материалдарда ұзақ уақытты динамикалық жүктеме әсерінен пайда болатын кернеудің жиналуын азайтады.

Бұқаралық тестілеулерге сәйкес, бұл қатайтылған көміртегі талшықты прег-тың беріктік индексінде маңызды жетістіктерге жетілді: бір бағыттағы көміртегі талшықты прег-тан жасалған композитті материал әдеттегі көміртегі талшықты прег-пен салыстырғанда соққыға беріктігі 60%-дан астам, ал сынғанға дейінгі созылуы 45% артты; көміртегі талшықты мата прег-ның жанама беріктігі 55%-ға жақсартылды. Динамикалық жүктеме бойынша 1 миллион циклдық тестілеуден кейін механикалық қасиеттердің сақталу деңгейі әлі де 90%-дан асады, бұл әдеттегі прег-тың орташа көрсеткіші болып табылатын 75%-дан едәуір жоғары. Мысалы, жел генераторының қанаттарын алатын болсақ, бұл қатайтылған прег-ті қолданғаннан кейін қанаттардың күшті жел тербелісі ортасындағы шаршау өмірі 20 жылдан астамға дейін созылды, бұл дәстүрлі материалдармен салыстырғанда 30% жоғары және жел энергетикалық жабдықтардың жөндеу құнын едәуір төмендетеді. Сонымен қатар, өнімнің тығыздығы 5%-дан кем болмауы қатаң бақыланады, бұл талшық пен шайырдың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді және жергілікті тығыздықтың жетіспеушілігінен туындайтын беріктіктің төмен нүктелерінен құтылады.

2. Екі түрлі өнім қамтылуы, әртүрлі динамикалық жүктеме сценарийлерінің стресстік талаптарына бейімделген

Өнімдер тобына бір бағыттағы көміртек талшығы бар прег және көміртек талшығы бар мата прегі кіреді, олар әртүрлі бөлшектердің кернеу сипаттамалары мен динамикалық жүктеме түрлеріне сәйкес икемді түрде таңдалуы мүмкін, осылайша «талап бойынша сәйкестендіру» артықшылығына қол жеткізеді.

• Бір бағыттағы көміртек талшығы бар прег: Ол 99,5%-дан астам талшық бағытының біркелкілігі бар жоғары түзулікте көміртегі талшығының бір бағытта орналасуын қолданады және осьтік динамикалық жүктеме жағдайларында ерекше жұмыс істейді. Жел қозғалтқышының қанатының негізгі балкасы, жаңа энергиялық көліктердің шассисінің бойлық балкалары мен әдемі станоктардың беріліс валдары сияқты ұзақ уақытқа созылуға және иілуге төзімді компоненттер үшін қолайлы. Оның осьтік анти-шаршау қасиеті өте жақсы, 10 Гц жоғары жиілікті тербеліс ортасында 5000 сағат бойы үздіксіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді және динамикалық жүктеме астындағы құрылымдық тұрақтылық талаптарын қанағаттандырады.
• Көміртегі талшықты мата препрегі: Қарапайым және жіптік маталарға негізделген, ол ұшақтағы керемет изотроптық қасиеттерге және көп бағытты соққыға және қисайту дірілдеріне төзімділікке ие. Күрделі пішіндері бар және біркелкі емес динамикалық жүктемелерге ұшыраған компоненттер үшін, мысалы, жаңа энергиялы көліктердегі аккумулятор топтамалары үшін соқтығысу сымдары, жоғары сапалы жабдықтар үшін жалғаулық қосылымдар және жел турбинасының кеспелерінің тамыр бөлшектері үшін қолайлы. Мата құрылымы препрегтің кернеуді шашыратуын жақсартады. Жергілікті әсерге ұшыраған кезде энергия тез арада бүкіл мата бетіне таралуы мүмкін, бұл жергілікті сынып қалудан сақтанады және бөлшектің бұзылуға төзімділігін арттырады.

Препрегтің екі түрін біріктіріп пайдалануға болады, мысалы, жел турбинасының қалақтары "бір бағыттағы препрег (негізгі сәуле, осьтік дірілге қарсы) + маталық препрег (бұлжаның тамыры, қайырмаға қарсы әсер) " дизайнын қабылдауы мүмкін, бұл әртүр

3. Өте жақсы ылғалды және ыстық тұрақтылық, күрделі жұмыс ортасына сәйкес келеді

Динамикалық жүктеме сценарийлері жиі ылғалды жылу мен ауыспалы жоғары және төмен температуралар сияқты күрделі орталармен қатар жүреді. Дәстүрлі көміртек талшығының алдын-ала ылғалданған материалдары шайырдың суға сіңіруі, жылулық ұлғаюы мен сығылуы салдарынан интерфейс үзілуіне бейім, бұл әлсіздік пен механикалық қасиеттерге әсер етеді. Ал шайыр формуласын оптималдау және сіңіру процесін жақсарту арқылы берікдендірілген бұл көміртек талшығының алдын-ала ылғалданған материалы ылғалды жылудың тұрақтылығын қамтамасыз етеді: берікдендірілген шайырға қосылған гидрофобты компоненттер суды сіңіру деңгейін төмендетеді. 85 ℃ және 85% салыстырмалы ылғалдылықтағы ылғалды жылы ортада 1000 сағат бойы тұрғаннан кейін суды сіңіру деңгейі әлі де 1,5%-дан төмен, бұл дайындалмаған ылғалданған материалдар үшін өнеркәсіптегі орташа 3% көрсеткішінен едәуір төмен; Сонымен қатар, шайыр мен көміртек талшығы арасындағы интерфейстік байланыс беріктігі 25% артты, бұл температураның өзгеруіне байланысты пайда болатын интерфейстің бөлінуіне тиімді түрде қарсы тұрады.

Тәжірибеде бұл өнімнің артықшылығы ерекше маңызды: жаңа энергиялық көліктердің шасси бөлшектері үшін қолданылғанда, ол -40 ℃~120 ℃ температуралық циклдарға төтеп бере алады және жаңбырлы, қарлы, ылғалды ортада тұрақтылығы мен серпінділігін сақтай алады; теңізде орналасқан жел қозғалтқыштарының қанаттары үшін қолданылғанда, ол жоғары тұзды бұлт және жоғары ылғалдылықтың эрозиясына төтеп бере алады, ылғал-жылулықтан қанат серпінділігінің төмендеуін болдырмауға мүмкіндік береді. Тексерулер нәтижесінде ылғалды-жылы ортада өнімнің динамикалық қажу өмірі қарапайым препрегке қарағанда 40% артық болып шықты, бұл бөлшектердің тұтастай өмірлік циклы бойы өнімнің сенімділігін қамтамасыз етеді.

4. Үлкен көлемді өндіріс қажеттіліктерін қанағаттандыруға бағытталған жетілген технологиялық үйлесімділік

Бұл қатайтылған көміртек талшығының прегі елеулі өнімділік артықшылықтарына қарамастан, ыстық престеу формалдау, компрессиялық формалдау және вакуумдық қап формалдау сияқты негізгі композит материалдарды өндірудің технологиялық процестерімен үйлесімділігін сақтайды. Кәсіпорындар қосымша жабдықтарды өзгертуі талап етілмейді және өндірістік кедергілер төмендейді.

• Ыстық престеу формалдау: Әмбебап қысым (0,8~1,5МПа) және температураны (120~150 ℃) реттеу арқылы басқарылатын, өте жоғары дәлдік пен өнімділік талаптары бар жоғары санатты бөлшектерге (мысалы, ғарыш бөлшектері) сәйкес келеді, қатайтылған шайыр талшықтарға толығымен сіңеді және формаланған бөлшектердің серпімділік біркелкілігі жергілікті өнімділік айырмашылықтарынсыз 98%-дан асады.
• Пресс пішіндеу: жоғары калыптау әсері, жеке партия өндіру уақытын 40-60 минут ішінде ұстауға болады, компрессиялық калыптау процесі компоненттің өлшемін дәл басқара алады, соңғы өңдеу сатыларын азайтады және өндіру құнын төмендетеді, мысалы жаңа энергетикалық көліктер мен жел қуаты сияқты үлкен масштабты өндіру сценарийлеріне сәйкес келеді.
• Вакуумдық қапшықта калыптау: 15 метрден астам жел қозғалтқышының қанаттары сияқты үлкен масштабты компоненттерге сәйкес келеді, шайыр ағыны мен газ шығару вакуумдық теріс қысым арқылы жүзеге асырылады, ыстық престік ыдыс технологиясымен салыстырғанда калыптау құнын 35% -ға дейін төмендетеді, сонымен қатар қатайтылған шайырдың толық өнімділігін қамтамасыз етеді.

Сонымен қатар, өнімнің сақтау тұрақтылығы өте жақсы, оны -18 ℃ төменгі температуралық ортада 6 айдан астам сақтауға болады. Шығарғаннан кейін жылыту үшін ұзақ уақыт керек болмай, тікелей өндіруге қосуға болады, өндіру күтілу уақытын қысқартады және өнеркәсіптік партиялық өндірудің темпіне бейімделеді.

5. Дифференциацияланған дизайн, нарықтағы бәсекеге қабілеттілік барьерлерін құру

Бір жағынан, шайыр формуляциясы, талшық таңдауы және қатайту процесі саласында дифференциацияланған инновациялар жүргізіледі — мысалы, өзіндік дамытылған ядро-қабық құрылымды қатайтқыш зат қатайтылудың және қаттылықтың дәл тепе-теңдігін қамтамасыз етеді, өнеркәсіптің «қатайту міндетті түрде қаттылықты төмендетеді» деген ауырсыну нүктесінен құтылады, осылайша өнім қатайтылуды жақсарту кезінде осьтік созылу беріктігін 1750 МПа-дан аса ұстап тұрады;

Екінші жағынан, біз қаттылық деңгейін («орташа қатайту»-дан бастап «жоғары қатайтуға» дейін тұтынушылардың қажеттіліктеріне сәйкес), талшық бетінің тығыздығын (100~800 г/м² толық қамту), шайыр мазмұнын (35%~50% дейін реттелетін) әртүрлі динамикалық жүктеме сценарийлеріне арналған жеке қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін икемді тапсырыс бойынша қызмет көрсету мүмкіндігін ұсынамыз. Мысалы, жаңа энергиялық көліктердегі соққыға төзімді арқалықтарға деген сұранысқа жауап ретінде «жоғары соққыға төзімділік» бір бағыттағы көміртегі талшығы бар прег деп арнайы дайындауға болады; жел қозғалтқышының қанаттарына деген сұранысқа жауап ретінде нарықтағы біртекті бәсекелестіктің туғызатын қысымын болдырмау үшін «ылғалды жылулық тұрақтылық қатайтуы» бар көміртегі талшықты мата прегін арнайы дайындауға болады.