A-13 Versterkt Prepreg

Versterkt koolstofvezel prepreg: een oplossing voor hoogwaardige composietmaterialen onder dynamische belastingsscenario's

In sectoren zoals windenergie, nieuwe energievoertuigen en hoogwaardige apparatuur die onderhevig zijn aan langdurige dynamische belastingen, bepalen de taaiheid en vermoeiingsweerstand van materialen direct de levensduur van componenten. Dit getaaid koolstofvezel pre-impregneerproduct maakt gebruik van een gespecialiseerde getaaide hars als kernbindingsysteem, en omvat de twee meest voorkomende vormen: unidirectioneel koolstofvezel pre-impregneerproduct en koolstofvezel weefsel pre-impregneerproduct. Door efficiënte doordringing en binding van hars en vezel, heeft het na uitharding niet alleen uitstekende mechanische eigenschappen, maar ook een uitstekende vocht-warmte stabiliteit, en kan het stabiel functioneren in dynamische belastingomgevingen zoals langdurige trillingen en schokken. Het biedt een materiaalkeuze die sterkte en taaiheid met elkaar verenigt voor wiekturbines, auto-onderstelcomponenten en hoogwaardige mechanische constructiedelen, en doorbreekt de prestatiebeperkingen van traditionele koolstofvezel pre-impregneerproducten met hoge stijfheid en lage taaiheid.

Kernvoordeel: Veelzijdige garantie voor doorbraak in veerkracht, stabiele prestaties en aanpassing aan gebruikssituaties

1. Aangedreven door een gespecialiseerd verhardingshars, wat de slagvastheid en vermoeiingsweerstand van het materiaal aanzienlijk verbetert

Versterkt hars is de belangrijkste technologische innovatie van dit prepreg. In tegenstelling tot traditionele standaardharsen gebruikt het een samengestelde formule van "epoxyhars + core-shell structuurversterkende agent + flexibele ketensegmentmodificator", en optimaliseert de taaiheid van het hars op moleculair niveau: de core-shell structuurversterkende agent vormt na uitharding kleine elastische deeltjes. Wanneer het materiaal wordt belast, kunnen deze deeltjes de impactenergie absorberen en snelle scheurverspreiding voorkomen; flexibele ketensegmentmodificatoren verhogen de flexibiliteit van de harsmoleculaire ketens en verminderen spanningsopeenhoping in het materiaal onder langdurige dynamische belasting.

Volgens gezaghebbende tests is de taughedindex van dit geharde koolstofvezel prepreg aanzienlijk verbeterd: het composietmateriaal gemaakt van unidirectioneel koolstofvezel prepreg heeft een stoottaughed die met meer dan 60% toeneemt vergeleken met gewoon koolstofvezel prepreg, en een rekbarek verhoging van 45%; de schuiftaughed van koolstofvezel weefsel prepreg is met 55% verbeterd. Na 1 miljoen belastingscycli blijft de retentie van mechanische eigenschappen nog steeds boven de 90%, wat ver boven het gemiddelde niveau van 75% voor gewoon prepreg ligt. Neem bijvoorbeeld windturbines: na gebruik van dit geharde prepreg wordt de vermoeiingslevensduur van de bladen in een omgeving met sterke windtrillingen verlengd tot meer dan 20 jaar, wat 30% hoger is dan bij traditionele materialen, en leidt dit tot een aanzienlijke verlaging van de onderhoudskosten van windenergie-installaties. Tegelijkertijd wordt de dichtheid van het product strikt op minstens 5% gehouden om een gelijkmatige verdeling van vezels en hars te garanderen, en om zwakke plekken in taughed door lokale dichtheidstekorten te voorkomen.

2. Dubble vorm productdekking, aangepast aan de belastingseisen van verschillende dynamische belastingsscenario's

De productfamilie omvat unidirectioneel voorgesatureerd koolstofvezel en geweven koolstofvezelvoorgesatureerd materiaal, die flexibel kunnen worden geselecteerd op basis van de belastingkarakteristieken en typen dynamische belasting van verschillende componenten, waardoor het prestatievoordeel van "op maat toegespitst" wordt bereikt.

• Unidirectioneel koolstofvezel prepreg: Het hanteert een hoogwaardige, rechte koolstofvezel eenrichtingsindeling, met een vezelrichtingconsistentie van meer dan 99,5%, en presteert uitstekend in axiale dynamische belastingsscenario's. Geschikt voor componenten die langdurige trek- en buigtrillingen kunnen weerstaan, zoals de hoofdliggers van windturbinebladen, chassislangsliggers van voertuigen op nieuwe energie en transmissieassen van high-end machinegereedschappen. De axiale vermoeiingsweerstand is uitstekend en kan continu 5000 uur functioneren zonder significante prestatiedaling in een trillingsomgeving van 10 Hz met hoge frequentie, waarmee aan de eisen voor structurele stabiliteit onder dynamische belasting wordt voldaan.
• Koolstofvezel weefsel prepreg: Op basis van vlakke en twillweefsels heeft het uitstekende in-vlak isotrope eigenschappen en een grotere weerstand tegen multidirectionele impact en schokvibraties. Geschikt voor onderdelen met complexe vormen die onderworpen zijn aan niet-uniforme dynamische belastingen, zoals botsingsbalken voor accupakketten in elektrische voertuigen, koppelstukken voor hoogwaardige apparatuur en wortelonderdelen van windturbinebladen. De weefstructuur verbetert de spanningverdeling in de prepreg. Bij lokale impact kan energie snel worden overgedragen naar het gehele weefseloppervlak, waardoor lokaal breuk wordt voorkomen en de weerstand tegen uitval van het onderdeel wordt versterkt.

Twee vormen van prepreg kunnen gecombineerd worden gebruikt, bijvoorbeeld windturbinebladen kunnen een ontwerp hanteren van "unidirectionele prepreg (hoofdbalk, anti-axiale trilling) + weefsel prepreg (bladwortel, anti-schuimimpact)", waarbij rekening wordt gehouden met de dynamische belastingsvereisten van verschillende delen en het materiaalprestatievermogen maximaal wordt benut

3. Uitstekende natte en hoge temperatuurstabiliteit, geschikt voor complexe gebruiksomgevingen

Dynamische belastingsscenario's gaan vaak gepaard met complexe omgevingen, zoals vochtige warmte en wisselende hoge en lage temperaturen. Traditioneel koolstofvezel prepreg is gevoelig voor interfacefouten als gevolg van waterabsorptie door de hars, uitzetting en krimp door temperatuurveranderingen, wat op zijn beurt de taaiheid en mechanische eigenschappen beïnvloedt. Dit getaaide koolstofvezel prepreg heeft uitstekende stabiliteit bij vochtige warmte door optimalisatie van de harsformule en verbetering van het infiltratieproces: de hydrofobe componenten die aan de getaaide hars zijn toegevoegd, verlagen het waterabsorptieniveau. Na 1000 uur onderdompeling in een vochtige, warme omgeving van 85 °C en 85% relatieve vochtigheid blijft de waterabsorptie onder de 1,5%, ver onder het industriële gemiddelde van 3% voor standaard prepreg; Tegelijkertijd is de hechtingssterkte aan de interface tussen hars en koolstofvezel met 25% toegenomen, waardoor effectief kan worden bestreden dat delaminatie optreedt als gevolg van temperatuurwisselingen.

In praktische toepassingen is dit prestatievoordeel bijzonder cruciaal: wanneer gebruikt voor chassisonderdelen van voertuigen op nieuwe energie, kan het extreme temperatuurcycli van -40 ℃ tot 120 ℃ weerstaan en blijft het stabiel en taai, zelfs in regenachtige, besneeuwde en vochtige omgevingen; wanneer gebruikt voor offshore windturbinebladen, kan het erosie doorbelast zijn aan hoge zoutnevel- en hoge vochtigheidsomgevingen weerstaan, waardoor de afname van de taaiheid van de bladen door vochtige warmte-aging wordt voorkomen. Na testen is de dynamische vermoeidingslevensduur van het product in vochtige en warme omgevingen met 40% toegenomen ten opzichte van gewoon prepreg, wat de betrouwbaarheid van de prestaties van de onderdelen gedurende hun hele levenscyclus waarborgt.

4. Volwassen procesaanpasbaarheid om te voldoen aan de behoeften van grootschalige productie

Ondanks de aanzienlijke prestatievoordelen behoudt dit geharde koolstofvezel prepreg uitstekende procescompatibiliteit en is het compatibel met gangbare composietmaterialenproductieprocessen zoals warmpersvorming, compressievorming en vacuümtasvorming. Het vereist geen aanvullende apparatuuraanpassingen door bedrijven en verlaagt de productiebarrières.

• Warmpersvorming: Geschikt voor hoogwaardige componenten met uiterst hoge precisie- en prestatie-eisen (zoals lucht- en ruimtevaartonderdelen), geregeld door uniforme druk (0,8~1,5 MPa) en temperatuur (120~150 ℃), waarbij het geharde hars volledig in de vezels doordringt, en de taaiheidsuniformiteit van de gevormde onderdelen bedraagt meer dan 98%, zonder lokale prestatieverschillen.
• Drukgieten: geschikt voor grootschalige productiescenario's zoals nieuwe energievoertuigen en windenergie, met een hoge vormefficiëntie; de productietijd per batch kan worden beheerst binnen 40-60 minuten, en het compressievormproces kan de afmetingen van componenten nauwkeurig regelen, wat verdere bewerkingsstappen vermindert en de productiekosten verlaagt.
• Vacuümzakvorming: Geschikt voor grote componenten (zoals windturbinebladen van meer dan 15 meter), waarbij harsstroming en ontluchting worden bereikt via vacuüm onder negatieve druk, wat de vormkosten met 35% verlaagt ten opzichte van hete persketeltechnologie, terwijl de volledige prestaties van geharde hars worden gewaarborgd.

Daarnaast heeft het product uitstekende opslagstabiliteit en kan het meer dan 6 maanden worden bewaard in een lage temperaturomgeving van -18 ℃. Na verwijdering kan het direct in productie worden gezet zonder langdurig opwarmen, waardoor de productiewachttijd wordt verkort en het zich aanpast aan het tempo van industriële batchproductie.

5. Gedifferentieerd ontwerp, opbouw van concurrentieverdediging

Aan de ene kant wordt er gedifferentieerd geïnnoveerd in harsformulering, vezelkeuze en versterkingsproces – bijvoorbeeld kan het zelfontwikkelde kern-schaalstructuur-versterkingsmiddel een nauwkeurige balans tussen taaiheid en stijfheid bereiken, waardoor het industriële pijnpunt van "verhogen van taaiheid moet leiden tot verlies van stijfheid" wordt vermeden, zodat het product een axiale treksterkte van meer dan 1750 MPa kan behouden terwijl de taaiheid wordt verbeterd;

Aan de andere kant bieden we flexibele op maat gemaakte diensten die het versterkingsniveau (van "matige versterking" tot "hoge versterking", afgestemd op de klantbehoeften), de vezeloppervlaktedichtheid (100~800 g/m² volledige dekking) en het harsgehalte (35%~50% instelbaar) kunnen aanpassen om te voldoen aan de gepersonaliseerde behoeften van verschillende dynamische belastingsscenario's. Bijvoorbeeld, om in te spelen op de vraag naar botsingsbeugels in voertuigen met nieuwe energiebronnen, kan een unidirectioneel carbonvezel prepreg met "hoge slagvastheid" op maat worden gemaakt; om tegemoet te komen aan de vraag naar windturbinebladen, kan een carbonvezelweefsel prepreg met "hoge vocht- en warmtestabiliteit en versterking" op maat worden gemaakt om marktdruk te vermijden door homogene concurrentie.