A-9 ultradunne koolstofvezel prepeg

Ultradunne carbon fiber prepreg: een innovatieve oplossing op het gebied van lichtgewicht composietmaterialen

In sectoren zoals lucht- en ruimtevaart, hoogwaardige apparatuur en voertuigen op nieuwe energie die strenge eisen stellen aan materiaalprestaties, zijn lichtgewicht en hoge sterkte altijd de kernambities geweest. Als innovatief product op het gebied van composietmaterialen biedt ultradunne voorgesatureerde koolstofvezel (prepreg) de kernvoordeel van "extreem licht en dun", waarmee de beperkingen van traditionele prepreg in gewicht, dikte en prestaties worden doorbroken, en nieuwe mogelijkheden worden geboden voor de productie van hoogwaardige structurele componenten. Producten zoals 10 gram koolstofvezel prepreg en 15 gram koolstofvezel prepreg, gecombineerd met de structurele kenmerken van unidirectionele koolstofvezel prepreg en het hoge sterktevoordeel van 24T unidirectionele koolstofvezel prepreg, zijn momenteel het middelpunt van de markt voor lichtgewicht materialen

Kernvoordeel: herdefiniëren van de prestatiegrens van koolstofvezel prepreg

1. Ultieme lichtgewicht- en ultradunne eigenschappen, doorbraak van de beperkingen van traditionele materialen

Het ultradunne koolstofvezel prepreg heeft een "laag vezelgewicht per oppervlakte-eenheid" als belangrijkste kenmerk. Momenteel kan een minimumvezelgewicht per vierkante meter van 10 gram worden bereikt. Met een harsgehalte van 50% bedraagt het totale gewicht van het prepreg slechts 20 gram per vierkante meter, wat ver onder het gewichtsniveau van standaard koolstofvezel prepreg ligt. Wat betreft dikte is de productdikte dankzij de lage vezeloppervlaktedichtheid en het geoptimaliseerde harsindringingsproces ruim 30% geringer dan die van standaard prepreg, waardoor het gemakkelijk inzetbaar is in toepassingen met strikte eisen aan ruimtelijke afmetingen, zoals wandstructuurelementen en behuizingen van precisie-elektronische componenten.

Neem bijvoorbeeld 10 gram koolstofvezel prepreg en 15 gram koolstofvezel prepreg, beide behouden hun ultradunne eigenschappen: het 10-gram model richt zich op 'ultieme lichtgewicht' en is geschikt voor gewichtsgevoelige onderdelen in de binnenkant van vliegtuigen, dronecarrosserieën, enz.; het 15-gram model combineert structurele stabiliteit met een lichtgewicht ontwerp en kan worden gebruikt voor batterijhouders van voertuigen op nieuwe energie, frames van hoogwaardige sportapparatuur, enz., waarmee aan de eisen wordt voldaan om in verschillende scenario's 'licht maar niet zwak' te zijn. Tegelijkertijd volgt het product strikt de norm dat de dichtheid van ultradun koolstofvezel prepreg niet minder dan 5% mag zijn, wat zorgt voor een gelijkmatige verdeling van vezels en hars terwijl het licht blijft, en zo prestatieschommelingen door onvoldoende dichtheid voorkomt.

2. Unidirectionele structuurversterking, prestatiesprong mogelijk maken met een sterkte van 24T-niveau

Als kernproduct van de unidirectionele koolstofvezel prepreg-familie, gebruikt dit ultradunne prepreg een unidirectionele vezelarrangementdesign, met een vezelrichtingconsistentie van meer dan 99%, waardoor de axiale mechanische eigenschappen van koolstofvezels maximaal kunnen worden benut. De 24T unidirectionele koolstofvezel prepreg benut volledig zijn sterktevoordeel – 24T staat voor de treksterktekwaliteit van de koolstofvezel. Dit model toont uitstekende prestaties bij basis mechanische tests door geoptimaliseerde vezelweeftechnologie en harsformule: in vergelijking met standaard unidirectionele koolstofvezel prepreg is de 0° treksterkte met 50% toegenomen en het 0° trekmodulus met 16% gestegen.

Deze prestatieverbetering betekent dat componenten die zijn vervaardigd met 24T unidirectioneel koolstofvezel prepreg volgens hetzelfde constructieontwerp, hogere axiale trekkrachten en belasting kunnen weerstaan terwijl het materiaalgebruik wordt verminderd; en lage-dichtheidsmodellen zoals 10 gram en 15 gram kunnen doorbraken realiseren op het gebied van de dubbele eisen van "hoge sterkte + lichtgewicht". Bijvoorbeeld in de lucht- en ruimtevaart kunnen satellietsteunen die ermee zijn gemaakt, hun eigen gewicht met 15% - 20% verminderen, terwijl de structurele stabiliteit tijdens baanoperaties wordt gewaarborgd en de lanceerkosten worden verlaagd.

3. Aanzienlijke scheurvormingsweerstand en verlengde levensduur van composietmaterialen

Verdunning is een andere kernkarakteristiek van dit ultradunne koolstofvezel prepreg, wat direct leidt tot een sprong in de scheurvastheid van composietmaterialen. Traditionele gewone prepregs zijn vanwege hun grote dikte gevoelig voor interne microscheurtjes die ontstaan door krimp van het hars en spanningconcentratie tijdens het vormgeefproces. Zodra scheuren ontstaan, kunnen deze zich snel verspreiden in het dikke laagmateriaal, waardoor uiteindelijk de levensduur van het onderdeel wordt beïnvloed; het ultradunne prepreg is zo ontworpen met een dunne laag dat de materiaaldikte op micrometerniveau wordt geregeld, wat resulteert in een nauwere interface tussen vezels en hars en een gelijkmatigere spanningsverdeling.

Daadwerkelijke tests hebben aangetoond dat het composietmateriaal dat is vervaardigd met dit ultradunne voorgemengde materiaal (prepreg) een verbetering van meer dan 40% kent in weerstand tegen scheurinitiatie in vergelijking met gewone prepreg-composietmaterialen, en een nog duidelijk betere prestatie heeft bij het onderdrukken van scheurvoortplanting. Wanneer het materiaal wordt blootgesteld aan externe impact en kleine scheurtjes ontstaan, kan de ultradunne laagstructuur effectief voorkomen dat de scheur dieper doordringt. Tegelijkertijd kan het synergetische effect van hars en vezels een deel van de slagenergie absorberen, waardoor verdere scheuruitbreiding wordt voorkomen. Dit voordeel maakt het zeer waardevol voor componenten zoals windturbinebladen en opslagtanks voor hoogdrukgas die gedurende lange tijd dynamische belastingen moeten weerstaan, wat de onderhoudscycli en levensduur van producten aanzienlijk verlengt.

4. Hoge ontwerpvrijheid en lage herhaalbaarheid om aan maatwerkbehoeften te voldoen

In vergelijking met de beperkingen van gestandaardiseerde productie en beperkte aanpassingsscenario's van gewone prepreg, heeft deze ultradunne koolstofvezel-prepreg sterkere ontwerpmogelijkheden. Enerzijds bestrijkt het product verschillende specificaties voor vezelgewicht per oppervlakte-eenheid, zoals 10 gram en 15 gram, en is afgestemd op unidirectionele koolstofvezels van verschillende sterkteniveaus, zoals 24T. Het harsgehalte (50% als referentiewaarde, aanpasbaar binnen een bereik van ±5%) en de vezelrichting (ondersteuning voor unidirectioneel, bidirectioneel en andere opstellingen) kunnen worden aangepast aan klantbehoeften, waardoor het geschikt is voor uiteenlopende productiebehoeften, van precisie-elektronische componenten tot grote structurele onderdelen; Anderzijds volgt het product strikt de norm dat "de gelijkenis van producten binnen dezelfde categorie niet meer dan 70% mag bedragen". Door gebruik te maken van gedifferentieerde procesparameters en formuleontwerp, wordt homogene concurrentie met soortgelijke producten vermeden en krijgen klanten uniekere materiaaloplossingen aangeboden.

Bijvoorbeeld op het gebied van hoogwaardige medische apparatuur moeten klanten lichtgewicht, hoge sterkte en biocompatibele structurele onderdelen voor chirurgische robotarmen op maat maken. Dit ultradunne carbonvezel pre-impregneer kan een unidirectioneel model leveren met een oppervlakte dichtheid van 15 gram/vierkante meter en 24T sterkte, gecombineerd met medisch grade hars, om te voldoen aan de aangepaste eisen van "licht gewicht, voldoende stijfheid en geen vrijkomen van schadelijke stoffen"; Op het gebied van nieuwe energievoertuigen, als reactie op de vraag naar lichtgewicht accupakketten, kunnen ultradunne modellen van 10 gram per vierkante meter worden gecombineerd met metalen substraten om het gewicht van accupakketten te verminderen en tegelijkertijd de slagvastheid te verbeteren door scheurvorming te voorkomen, waardoor de rijveiligheid wordt gegarandeerd.

5. Sterke procesaanpasbaarheid en compatibiliteit met gangbare composietmateriaal-vormgevingstechnologieën

Ondanks zijn aanzienlijke prestatievoordelen behoudt dit ultradunne koolstofvezel prepreg uitstekende procesaanpasbaarheid en is het compatibel met gangbare composietmaterialenproductieprocessen zoals warmpersvormen, compressievormen en automatisch draadleggen, zonder dat klanten hun productieapparatuur hoeven aan te passen. Tijdens het warmpersvormproces kan de ultradunne laagstructuur de harsstroming en ontluchting versnellen, restbellen verminderen en de vormkwaliteit van composietmaterialen verbeteren; bij het automatisch draadlegproces maakt de lage oppervlaktedichtheid het gemakkelijker voor het prepreg om zich te hechten aan complexe gekromde oppervlakken, waardoor het risico op laagrimpeling wordt verlaagd, wat het bijzonder geschikt maakt voor de geautomatiseerde productie van complexe structurele onderdelen in de lucht- en ruimtevaartindustrie.

Tegelijkertijd zijn de opslag en gebruiksgemak van het product ook geoptimaliseerd: met vacuümverpakking kan het meer dan 6 maanden worden bewaard in een omgeving van -18 ℃, en kan het zonder langdurig opnieuw verwarmen direct na ontdooiing worden gebruikt, waardoor de productiewachttijd wordt verkort; In vergelijking met gewoon prepreg zijn de vezels minder gevoelig voor pluizen en delaminatie tijdens het snijproces, wat de verspilling verlaagt en de productiekosten verder beheersbaar maakt.