A-9 ultratunn kolfiberprepreg

Ultra tunn förimpregnerad kolfiber: en innovativ lösning inom lättviktskompositmaterial

Inom områden som rymdteknik, högteknisk utrustning och fordon med ny energi, där materialprestanda är strängt krävande, har lättvikt och hög hållfasthet alltid varit kärnintressen. Som en innovativ produkt inom kompositmaterial har ultratunn förimpregnerad kolfiberförläggning den centrala fördelen "extremt lätt och tunt", vilket bryter traditionella begränsningar för förimpregnerade material vad gäller vikt, tjocklek och prestanda, och öppnar nya möjligheter för tillverkning av högprecisions strukturella komponenter. Bland annat har produkter representerade av 10 gram förimpregnerad kolfiber och 15 gram förimpregnerad kolfiber, i kombination med de strukturella egenskaperna hos envägskolfiber och den höga hållfastheten hos 24T envägskolfiber, blivit centralt fokuserade på den nuvarande marknaden för lättviktsmaterial

Kärnfördel: omdefinierar prestandagränsen för förimpregnerad kolfiber

1. Ultimat lättvikt och ultratunna egenskaper, bryter igenom begränsningarna hos traditionella material

Det ultratunna kolfiberprepregen har "låg fibervikt per ytenhet" som huvudfördel. För närvarande kan det uppnå en minsta fibervikt per ytenhet på 10 gram per kvadratmeter. Med ett hartsinnehåll på 50 % är den totala vikten av prepreg endast 20 gram per kvadratmeter, långt under viktnivån för vanligt kolfiberprepreg. När det gäller tjocklek, tack vare låg fiberytdensitet och optimerad hartspenetration, är produktens tjocklek reducerad med mer än 30 % jämfört med vanligt prepreg, vilket gör det enkelt att anpassa till scenarier med stränga krav på utrymme, såsom tunnväggiga strukturella komponenter och skal för precisionselektronik.

Att ta 10 gram kolfiberprepreg och 15 gram kolfiberprepreg som exempel, båda bevarar sina ultratunna egenskaper: 10-gramsmodellen fokuserar på "ultimat lättvikt" och är lämplig för vikt-känsliga inredningsdelar inom rymd- och flygindustrin, drönarkroppar etc.; 15-gramsmodellen balanserar strukturell stabilitet med lättviktsdesign och kan användas för batterihusen i fordon med ny energi, rammar till högklassig sportutrustning etc., vilket möter behovet av "lätt men inte svag" prestanda i olika scenarier. Samtidigt följer produkten strikt standarden att densiteten hos ultratunn kolfiberprepreg inte får understiga 5 %, vilket säkerställer en jämn fördelning av fibrer och harts samtidigt som den förblir lättviktig, och undviker prestandavariationer orsakade av otillräcklig densitet.

2. Enriktad unidirektionell struktur, uppnående prestandahopp med styrka på 24T-nivå

Som kärnprodukt i den envägade kolfiberprepregfamiljen använder denna ultratunna prepreg en design med envägad fiberarrangemang, med en fiberriktighetskonsekvens på över 99 %, vilket kan maximera kolfibrens axiella mekaniska egenskaper. Här maximerar 24T envägad kolfiberprepreg dess styrkefördel – 24T representerar dragstyrkeklassen för kolfiber. Denna modell visar excellent prestanda vid grundläggande mekanisk provning genom att optimera fibrervävteknik och hårförmula: jämfört med vanlig envägad kolfiberprepreg ökar dess 0° dragstyrka med 50 % och 0° dragstyvhet med 16 %.

Denna prestandagenombrott innebär att komponenter tillverkade med 24T envägigt kolfiberprepreg enligt samma strukturella design kan tåla större axial spänning och last samtidigt som materialanvändningen minskas; och modeller med låg densitet, såsom 10 gram och 15 gram, kan uppnå genombrott när det gäller de dubbla kraven på "hög hållfasthet + lättvikt". Till exempel kan satellitställningar i flyg- och rymdindustrin tillverkade med dessa material minska sin egen vikt med 15–20 %, samtidigt som strukturell stabilitet under omloppsbana säkerställs och lanseringskostnader minskas.

3. Betydande sprickmotstånd och förlängd livslängd för kompositmaterial

Tunnare är en annan kärnegenskap hos denna ultratunna kolfiberprepreg, vilket direkt leder till ett stort kliv i sprickmotståndet hos kompositmaterial. Traditionell vanlig prepreg är på grund av sin stora tjocklek benägen att utveckla inre mikrosprickor orsakade av harsjunkning och spänningssamling under formningsprocessen. När sprickor uppstår sprider de sig lätt snabbt i det tjocka lagermaterialet, vilket till slut påverkar komponentens livslängd; den ultratunna prepregen är designad med ett tunt lager för att kontrollera materialtjockleken på mikrometer-nivå, vilket resulterar i ett tätare gränssnitt mellan fibrer och har samt en mer jämn spänningsfördelning.

Faktiska tester har visat att det kompositmaterial som framställts med denna ultratunna prepreg har en förbättring på över 40 % när det gäller motståndskraft mot sprickinitiering jämfört med vanliga prepreg-kompositer, och har en ännu större prestandafördel när det gäller att undertrycka sprickspridning. När materialet utsätts för yttre påverkan och bildar små sprickor kan den ultratunna lagerstrukturen effektivt hindra sprickan från att fördjupas. Samtidigt kan den synergistiska effekten mellan harts och fibrer absorbera en del av stötkraften, vilket förhindrar ytterligare sprickutbredning. Denna fördel gör det mycket värdefullt i komponenter såsom vindkraftsblad och högtryckslagringstankar som kan tåla dynamiska laster under lång tid, vilket avsevärt förlänger produktens underhållscykler och livslängd.

4. Hög designflexibilitet och låg upprepbarhet för att möta anpassade behov

I jämförelse med begränsningarna hos standardiserad produktion och begränsade anpassningsscenarier för vanliga prepregs har denna ultratunna prepreg av kolfiber större designmöjligheter. Å ena sidan täcker produkten olika fibraviktspecifikationer per ytenhet, såsom 10 gram och 15 gram, och kombineras med envägskolfibrer med olika hållfasthetsnivåer, till exempel 24T. Harsinnehållet (50 % som referensvärde kan anpassas inom ±5 %) och fiberriktningen (stödjer envägsk, tvåvägsk och andra arrangemang) kan justeras enligt kundens behov, vilket möjliggör anpassning till skilda tillverkningsbehov – från precisionskomponenter för elektronik till stora strukturella delar. Å andra sidan följer produkten strikt standarden att "liknande produkter inom samma kategori inte bör överstiga 70 % likhet". Genom differentierade processparametrar och formuleringsdesign undviks homogen konkurrens med liknande produkter och kunderna erbjuds mer unika materiallösningar.

Till exempel, inom högpresterande medicinsk utrustning behöver kunder anpassa lättviktiga, hållfasta och biokompatibla strukturella komponenter för kirurgiska robotarmar. Denna ultratunna karbonfiberförimpregnering kan erbjuda en envägsmodell med en ytdensitet på 15 gram/kvadratmeter och 24T-hållfasthet, kombinerad med medicinsk grad av harpik, för att möta anpassningsbehoven av "låg vikt, tillräcklig styvhet och ingen avgivning av skadliga ämnen"; Inom elfordon, för att möta efterfrågan på lättare batteripack, kan ultratunna modeller som väger 10 gram per kvadratmeter kombineras med metallbaserade material för att minska vikten på batteripack samtidigt som deras slagstyrka förbättras genom sprickmotstånd, vilket säkerställer körsäkerhet.

5. Stark processanpassningsförmåga och kompatibilitet med dominerande kompositerformningstekniker

Trots sina betydande prestandafördelar bibehåller denna ultratunna kolfiberprepreg god processanpassning och är kompatibel med etablerade tillverkningsprocesser för kompositmaterial, såsom varmpressformning, komprimeringsformning och automatiskt läggning av fiberlager, utan att kunder behöver modifiera sin produktionsutrustning. Under varmpressformningsprocessen kan den ultratunna lagerstrukturen påskynda harflöde och avgasning, minska mängden återstående bubblor och förbättra formningskvaliteten hos kompositmaterialen; vid den automatiska fibräläggningsprocessen gör den låga ytvikten det enklare för prepregen att fästa vid komplexa krökta ytor, vilket minskar risken för veck i lagren och är särskilt lämplig för automatiserad produktion av komplexa strukturella delar inom flyg- och rymdindustrin.

Samtidigt har lagring och användbarhet av produkten också optimerats – med vakuumförpackning kan den förvaras i mer än 6 månader vid -18 ℃, och kan användas direkt utan lång uppvärmning efter uttagning, vilket minskar produktionsväntetid; Jämfört med vanlig prepreg är dess fibrer mindre benägna att fuzzas och delamineras under skärprocessen, vilket kan minska spillgraden och ytterligare kontrollera produktionskostnader.