A-13 Förstärkt prepreg

Förhårdad karbonfiberprepreg: en lösning för hög-toughness kompositmaterial vid dynamiska lastscenarier

Inom områden som vindkraft, fordon med ny energi och högpresterande utrustning som utsätts för långsiktiga dynamiska laster bestämmer materialets slagfasthet och utmattningståndighet direkt komponenternas livslängd. Denna förhårdade karbonfiberprepreg använder ett specialanpassat förhårdande harts som kärnfogsystem och täcker de två dominerande formerna unidirektionell karbonfiberprepreg och karbonfiberdukprepreg. Genom effektiv impregnering och sammanfogning av hartser och fiber har materialet efter härdbildning inte bara utmärkta mekaniska egenskaper utan också enastående fuktig-värmestabilitet, och kan därmed fungera stabilt i dynamiska lastmiljöer med långvarig vibration och stötar. Det erbjuder ett materialval som balanserar hållfasthet och slagfasthet för vindkraftsblad, bilchassisdelen och högpresterande mekaniska strukturella komponenter och bryter därigenom prestandabegränsningarna hos traditionell karbonfiberprepreg med hög styvhet men låg slagfasthet.

Kärnfördel: Mångdimensionell garanti för hållbarhetsgenombrott, stabil prestanda och anpassning till olika scenarier

1. Drivs av specialutvecklad förhårdande harpik, vilket avsevärt förbättrar materialets slagstyrka och utmattningsmotstånd

Förhårdande harpik är den centrala teknikfördelen med denna prepreg. Till skillnad från traditionella vanliga harpikar använder den en sammansatt formel av "epoxyharpik + kärnskalstruktur-förhårdningsmedel + flexibla kedjesegmentmodifierare", och optimerar harpikens tålighet genom molekylärdesign: Förhårdningsmedlet med kärnskalstruktur kan bilda små elastiska partiklar efter harpikens härdning. När materialet utsätts för påverkan kan dessa partiklar absorbera stötkraften och förhindra snabb sprickbildning; Modifierare med flexibla segment kan öka flexibiliteten i harpiksmolekylkedjorna och minska spänningsackumulering i materialet vid långvariga dynamiska belastningar.

Enligt auktoritativa tester har tålhetsindex för detta förstärkta kolfiberprepreg uppnått betydande framsteg: den komposit som tillverkas av envägskolfiberprepreg har en stötförhållandeökning på mer än 60 % jämfört med vanligt kolfiberprepreg, samt en bristförlängning som ökar med 45 %; skjuvtåligheten hos kolfiberdukprepreg har förbättrats med 55 %. Efter 1 miljon cykler med dynamisk lasttestning överstiger den mekaniska prestandaretentionen fortfarande 90 %, vilket är långt över den genomsnittliga nivån på 75 % för vanligt prepreg. Som exempel kan tas vindkraftsblad, där efter användning av detta förstärkta prepreg förlängs bladens utmattningstid i starka vindvibrationsmiljöer till mer än 20 år, vilket är 30 % högre än med traditionella material och avsevärt minskar underhållskostnaderna för vindkraftsanläggningar. Samtidigt hålls produktdensiteten strikt kontrollerad så att den inte understiger 5 %, för att säkerställa en jämn fördelning av fibrer och harts, samt undvika svaga punkter i tålhetsavseende orsakade av lokal otillräcklig densitet.

2. Dubbel form av produkttäckning, anpassad till spänningsegenskaper vid olika dynamiska lastscenarier

Produktfamiljen inkluderar envägigt kolfiberprepreg och vävt kolfiberprepreg, vilka kan väljas flexibelt utifrån spänningsegenskaper och typer av dynamiska laster hos olika komponenter, vilket ger prestandafördelen med ”behovsanpassad matchning”.

• Envägigt kolfiberprepreg: Den använder en hög rakhet kolfiber med envägig ordning, med fiberriktningens konsekvens över 99,5 %, och presterar utmärkt i axiella dynamiska belastningsscenarier. Lämplig för komponenter som kan tåla långvarig drag- och böjvibration, såsom huvudbalken i vindkraftsblad, chassilängdbalkar i fordon med ny energi, och drivaxlar i högpresterande maskinverktyg. Dess axiella slitstyrka är excellent, och den kan fungera kontinuerligt i 5000 timmar utan betydande prestandaförsämring i en 10 Hz högfrekvent vibrationsmiljö, vilket uppfyller kraven på strukturell stabilitet under dynamiska laster.
• Kolfiber väv impregnerad: Baserat på enkel och skråkraftväv har det utmärkta plana isotropa egenskaper och större motståndskraft mot multidirektionell påverkan och skjuvningssvängningar. Lämpligt för komponenter med komplexa former och utsatta för ojämna dynamiska belastningar, såsom krockbalkar för batteripack i elfordon, kopplingsförbindare för högpresterande utrustning och rotavsnitt av vindkraftsblad. Vävstrukturen förbättrar spänningsfördelningen i prepregen. När den utsätts för lokal påverkan kan energin snabbt överföras till hela vävytan, vilket undviker lokal brottbildning och förstärker komponentens motståndskraft mot haveri.

Två former av prepreg kan användas i kombination, till exempel kan vindkraftsblad ha en konstruktion av "enkelt riktad prepreg (huvudbalk, mot axialsvängning) + vävd prepreg (bladrot, mot skjuvstöt)", vilket tar hänsyn till de dynamiska belastningskraven för olika delar och maximerar materialprestanda

3. Utmärkt våt- och högtemperaturstabilitet, lämplig för komplexa driftsmiljöer

Dynamiska lastscenarier åtföljs ofta av komplexa miljöer, såsom fuktig värme och alternerande höga och låga temperaturer. Traditionell kolfiberprepreg är benägen att få gränsskiktssvikt på grund av harvets vattenupptag, termisk expansion och kontraktion, vilket i sin tur påverkar slagfastheten och mekaniska egenskaper. Denna förstärkta kolfiberprepreg har utmärkt fukt- och värmebeständighet genom optimering av hartsformulering och förbättring av infiltrationsprocessen: de vattenavvisande komponenter som tillsatts det förstärkta harts kan minska vattenupptagningshastigheten. Efter uppsugning i en fuktig och het miljö vid 85 ℃ och 85 % relativ luftfuktighet i 1000 timmar är vattenupptagningsgraden fortfarande mindre än 1,5 %, långt under den industriella genomsnittsnivån på 3 % för vanlig prepreg; Samtidigt ökar gränsskiktsbindningsstyrkan mellan harts och kolfiber med 25 %, vilket effektivt kan motverka gränsskiktsdelaminering orsakad av temperaturförändringar.

I praktiska tillämpningar är denna prestandafördel särskilt avgörande: när den används för chassikomponenter i fordon med ny energi kan den tåla extrema temperaturcykler från -40 ℃ till 120 ℃ och bibehålla stabilitet och slagstyrka även i regniga, snöiga och fuktiga miljöer; när den används för blad i havsbaserade vindturbiner kan den motstå erosion från hög salthalt i spray och fuktiga miljöer, och därmed undvika minskad bladslagstyrka orsakad av åldring vid fuktig värme. Efter tester har produkten ökat sin dynamiska utmattningsslivslängd med 40 % i varma och fuktiga miljöer jämfört med vanlig prepreg, vilket säkerställer komponenternas prestanda och pålitlighet under hela livscykeln.

4. Mogna processanpassningar för att möta behoven av storskalig produktion

Trots sina betydande prestandafördelar bibehåller denna förstärkta kolfiberprepreg god processkompatibilitet och är kompatibel med dominerande tillverkningsprocesser för kompositmaterial, såsom varmpressformning, komprimeringsformning och vakuumformning. Den kräver inte ytterligare utrustningsmodifieringar av företag och minskar produktionshinder.

• Varmpressformning: Lämplig för högpresterande komponenter med extremt höga krav på precision och prestanda (såsom flyg- och rymdfartsdelar), styrda av jämn tryck (0,8–1,5 MPa) och temperatur (120–150 °C). Den förstärkande harten tränger fullständigt in i fibrerna, och sprickmotståndets homogenitet i formade komponenter uppnår över 98 % utan lokala prestandaskillnader.
• För att göra en sådan konstruktion: lämplig för storskaliga tillverkningsscenarier såsom elfordon och vindkraft, med hög formningshastighet där produktionstiden per sats kan hållas inom 40–60 minuter. Kompressionsformningen möjliggör exakt kontroll av komponenternas mått, vilket minskar efterbehandling och sänker produktionskostnaderna.
• Formning med vakuumpåse: Lämplig för stora komponenter (till exempel vindkraftsblad över 15 meter), där harpiksrörelse och avgasering uppnås genom vakuumundertryck. Detta minskar formkostnaderna med 35 % jämfört med varmtrycksbehållarteknik, samtidigt som den fulla prestandan hos förstärkt harpiks säkerställs.

Dessutom har produkten utmärkt lagringsstabilitet och kan förvaras i mer än 6 månader i en kall miljö på -18 ℃. Efter uttag kan den direkt användas i produktion utan att behöva uppvärmning under lång tid, vilket minskar produktionsväntetid och anpassar sig till takten i industriell batchproduktion.

5. Differentierad design, byggande av konkurrenshinder på marknaden

Å ena sidan genomförs differentierad innovation inom harsformulering, fibrval och tuffningsprocess – till exempel kan det självutvecklade kärna-skal-struktur-tuffningsmedel uppnå en exakt balans mellan tughet och styvhet, vilket undviker branschens smärtgräns att "tuffare måste betyda mindre styvhet", så att produkten kan behålla en axiell dragstyrka på över 1750 MPa samtidigt som tugheten förbättras;

Å andra sidan erbjuder vi flexibla skräddarsydda tjänster som kan anpassa förhårdningsnivån (från "måttlig förhårdning" till "hög förhårdning", skräddarsydd enligt kundens behov), fiberyt densitet (100–800 g/㎡ full täckning) och hartshalt (35–50 % justerbar) för att möta de personliga behoven i olika dynamiska belastningsscenarier. Till exempel kan unidirektionellt karbonfiberprepreg med "hög stötfasthet" skräddarsys för att möta efterfrågan på krockbommar i fordon med ny energi; För att möta efterfrågan på vindkraftsblad kan karbonfiberdukprepreg med "hög fukt- och värmebeständig förhårdning" skräddarsys, vilket minskar marknadstrycket orsakat av homogen konkurrens.