A-13 Forsterket prepreg

Forsterket karbonfiberprepreg: en løsning for høy-toughness sammensatte materialer under dynamiske belastningssituasjoner

I felt som vindkraft, nye energikjøretøy og høyteknologisk utstyr som er utsatt for langvarige dynamiske belastninger, bestemmer materialenes seighet og slitestyrke direkte komponentenes levetid. Dette seighetsforsterkede karbonfiberprepregen bruker et spesialisert seighetsforsterket harpikssystem som bærende del, og dekker de to mest vanlige formene for unidireksjonalt karbonfiberprepreg og karbonfiberviksprepreg. Gjennom effektiv penetrering og binding mellom harpiks og fiber oppnår materialet etter herding ikke bare fremragende mekaniske egenskaper, men også svært god varme- og fuktbestandighet, og kan dermed fungere stabilt i dynamiske belastningsmiljøer med langvarig vibrasjon og støt. Materialet tilbyr et valg som balanserer styrke og seighet for vingler til vindturbiner, kjøretøyrammekomponenter og høytytende mekaniske strukturelle deler, og bryter ytelsesbegrensningene til tradisjonelt karbonfiberprepreg med høy stivhet og lav seighet.

Kjernefordel: Flersidig garanti for robusthetsbrudd, stabil ytelse og tilpasning til ulike scenarier

1. Drevet av spesialisert herdeharpiks, som betydelig forbedrer materialets slagstyrke og slitfasthet

Herdet harpiks er den sentrale teknologiske høydepunktet for dette prepregen. I motsetning til tradisjonelle vanlige harpikser, bruker det en sammensatt formel av «epoksyharpiks + kjerne-skall-strukturert herdeagent + fleksibel kjedemodifikator», og optimaliserer herpikstoughheten gjennom molekylært nivådesign: Kjerne-skall-strukturerte herdeagenter kan danne små elastiske partikler etter herding av harpiksen. Når materialet utsettes for slag, kan partiklene absorbere slageffekten og unngå rask sprekkdannelse; Fleksible modifikatorer kan øke fleksibiliteten i harpiksmolekylene og redusere spenningssamling i materialet under langvarige dynamiske belastninger.

Ifølge autoritative tester har seighetsindeksen for dette herdede karbonfiberprepregen oppnådd betydelige gjennombrudd: sammensatt materiale laget av unidireksjonalt karbonfiberprepreg har en økning i slagseighet på over 60 % sammenlignet med vanlig karbonfiberprepreg, og en økning i bruddforlengelse på 45 %; skjærseigheten til karbonfiberviklet prepreg er forbedret med 55 %. Etter 1 million sykluser med dynamisk lasttesting overstiger beholdningsgraden for mekaniske egenskaper fremdeles 90 %, langt over det gjennomsnittlige nivået på 75 % for vanlig prepreg. Tar man vindturbinblader som eksempel, etter at dette herdede prepregen er brukt, utvides slittelevetiden for bladene i et miljø med kraftig vindvibrasjon til mer enn 20 år, noe som er 30 % høyere enn ved bruk av tradisjonelle materialer, og reduserer betydelig vedlikeholdskostnadene for vindkraftutstyr. Samtidig er produktets tetthet strengt kontrollert til minst 5 % for å sikre jevn fordeling av fiber og harpiks, og unngå svake punkter i seighet forårsaket av for lav lokal tetthet.

2. Dobbelt form produktdekning, tilpasset spenningkravene for ulike dynamiske lastscenarier

Produktfamilien inkluderer unidireksjonalt karbonfiber preimpregnert materiale og karbonfibervev preimpregnert materiale, som kan velges fleksibelt ut fra spenningskarakteristikkene og typer dynamiske laster for ulike komponenter, og oppnår ytelsesfordelen med "behovsstyrt tilpasning".

• Ensrettet karbonfiber preimpregnert: Den har en høyrettet oppstilling av karbonfiber med unidireksjonell orientering og en konsistens i fiberretningen på over 99,5 %, og presterer fremragende under aksiale dynamiske belastninger. Egnet for komponenter som skal tåle langvarige strekk- og bøyevibrasjoner, som hovedbøylen i vindturbinblad, langsiderammer i kjøretøyer med ny energi og drivakser i høykvalitets maskinverktøy. Dens aksiale slitfasthet er utmerket, og den kan fungere kontinuerlig i 5000 timer uten betydelig ytelsesnedgang i et 10 Hz høyfrekvent vibrasjonsmiljø, og tilfredsstiller kravene til strukturell stabilitet under dynamiske belastninger.
• Karbonfibervæv preimpregnert Basert på plane og skråvævsvev har det utmerkede planære isotrope egenskaper og bedre motstand mot flerretningsslag og skjærvibrasjoner. Egnet for komponenter med komplekse former og utsatt for ujevne dynamiske belastninger, som kollisjonsbærere for batteripakker i ny energi-kjøretøyer, koblingsforbindelser for høyklassig utstyr og rot-deler til vindturbinblad. Vevstrukturen forbedrer spenningsfordelingen i prepregen. Når den utsettes for lokal påvirkning, kan energi raskt overføres til hele vevflaten, noe som unngår lokal brudd og øker komponentens motstand mot svikt.

To former for prepreg kan brukes i kombinasjon, for eksempel kan vindturbinblad benytte en konstruksjon av «unidireksjonell prepreg (hovedbjelke, anti-aksial vibrasjon) + vevprepreg (bladrot, anti-skjærpåvirkning)», som tar hensyn til kravene til dynamisk belastning for ulike deler og maksimerer materialets ytelse

3. Utmerket våt- og varmestabilitet, egnet for komplekse bruksmiljøer

Dynamiske belastningsscenarier går ofte hånd i hånd med komplekse miljøer, som fuktig varme og alternerende høye og lave temperaturer. Tradisjonell karbonfiberprepreg er utsatt for grenseflatebrudd på grunn av harpiksens vannopptak, varmeutvidelse og -kontraksjon, noe som igjen påvirker seighet og mekaniske egenskaper. Denne seighetsforbedrede karbonfiberprepregen har utmerket fuktvarmestabilitet takket være optimalisering av harpikssammensetningen og forbedring av impregneringsprosessen: de hydrofobe komponentene som er tilsatt den seighetsforbedrede harpiksen, kan redusere vannopptaksraten. Etter 1000 timer i et fuktig og varmt miljø på 85 ℃ og 85 % relativ luftfuktighet, er vannopptaksraten fremdeles under 1,5 %, langt under bransjegjennomsnittet på 3 % for vanlig prepreg; Samtidig er bindingsstyrken ved grenseflaten mellom harpiks og karbonfiber økt med 25 %, noe som effektivt kan motstå grenseflateavløsning forårsaket av temperaturforandringer.

I praktiske anvendelser er denne ytelsesfordelen spesielt avgjørende: når den brukes til understellskomponenter i nye energifartøyer, kan den tåle ekstreme temperatursykluser fra -40 ℃ til 120 ℃ og beholde stabilitet og seighet selv i regn, snø og fuktige miljøer; når den brukes til blad på havvindturbiner, kan den motstå erosjon fra miljø med høy saltholdighet og høy luftfuktighet, og unngår reduksjon i bladsseighet forårsaket av fuktvarmealdring. Etter testing er den dynamiske slitteleven i produktet i varme og fuktige miljøer økt med 40 % sammenlignet med vanlig prepreg, noe som sikrer komponentenes ytkraft og pålitelighet gjennom hele levetiden.

4. Moden prosessanpasselighet for å møte behovene for storstilt produksjon

Selv om dette herdede karbonfiberprepregen har betydelige ytelsesfordele, opprettholder det utmerket prosesskompatibilitet og er kompatibelt med vanlige produksjonsprosesser for komposittmaterialer, som varmpresformning, komprimeringsformning og vakuumposeformning. Det krever ikke ekstra utstyrsmodifikasjoner fra bedrifter og reduserer produksjonshindre.

• Varmpressesformning: Egnet for high-end komponenter med ekstremt høye krav til presisjon og ytelse (som fly- og romfartdeler), styrt av jevnt trykk (0,8–1,5 MPa) og temperatur (120–150 ℃), hvor herdingsharpen fullstendig trengr inn i fiberne, og seighetsuniformiteten i de formede komponentene når over 98 % uten lokale ytelserforskjeller.
• Kompressionsformning: egnet for produksjon i stor skala, som for eksempel elektriske kjøretøyer og vindkraft, med høy formningshastighet. Produksjonstiden per parti kan kontrolleres innenfor 40–60 minutter, og kompresjonsformingsprosessen kan nøyaktig styre komponentstørrelse, redusere påfølgende bearbeidingssteg og senke produksjonskostnadene.
• Vakuumposeformning: Egnet for store komponenter (som vindturbinblad over 15 meter), hvor harpikstransport og avløp oppnås gjennom vakuum undertrykk. Dette reduserer formingskostnadene med 35 % sammenlignet med varmepresstank-teknologi, samtidig som den fulle ytelsen til herdet harpiks sikres.

I tillegg har produktet utmerket lagringsstabilitet og kan lagres i mer enn 6 måneder i et lavtemperaturmiljø på -18 ℃. Etter uttak kan det settes direkte i produksjon uten behov for lang oppvarmingstid, noe som reduserer ventetid i produksjonen og tilpasser seg tempoet i industriell batchproduksjon.

5. Differensiert design, bygger markedsbaserte konkurransebarrierer

På den ene siden gjennomføres differensiert innovasjon innen resinformulering, fiberutvalg og herdeprosesser – for eksempel kan det selvutviklede kjerne-skall-strukturherdemiddelet oppnå en nøyaktig balanse mellom seighet og stivhet, og dermed unngå bransjens smertepunkt om at «herding må redusere stivhet». Produktet kan dermed opprettholde en aksial strekkstyrke på over 1750 MPa samtidig som seigheten forbedres;

På den andre siden tilbyr vi fleksible skreddersydde tjenester som kan justere herdegraden (fra «moderat herding» til «høy herding» tilpasset etter kundens behov), fiberoverflatetetthet (100–800 g/㎡ fulldekning) og harpiksinnhold (35–50 % justerbart) for å møte de personlige behovene i ulike dynamiske belastningssituasjoner. For eksempel, for å imøtekomme etterspørselen etter kollisjonsbeskyttelsesstenger i ny energi-kjøretøy, kan unidireksjonalt karbonfiberprepreg med «høy slagseighet» skreddersys; for å imøtekomme etterspørselen etter vindturbinblader, kan karbonfiberdukprepreg med «høy fukt- og varmestabilitet med herding» skreddersys for å unngå marktrykk forårsaket av homogen konkurranse.