A-13 Toughened Prepreg

Pinatatibay na carbon fiber prepreg: isang solusyon para sa mataas na tibay ng komposit na materyales sa ilalim ng dinamikong sitwasyon ng karga

Sa mga larangan tulad ng hangin na enerhiya, bagong sasakyang may enerhiya, at mataas na antas ng kagamitan na nakakaranas ng pangmatagalang dinamikong karga, ang tibay at kakayahang lumaban sa pagod ng mga materyales ay direktang nagdedetermina sa haba ng serbisyo ng mga bahagi. Ang pinatatibay na carbon fiber prepreg na ito ay gumagamit ng espesyal na pinatatibay na resina bilang pangunahing sistema ng pandikit, na sumasakop sa dalawang pangunahing anyo—ang unidirectional carbon fiber prepreg at carbon fiber fabric prepreg. Sa pamamagitan ng epektibong pagtagos at pagkakabit ng resina at hibla, matapos ang proseso ng pagpapatigas, hindi lamang ito mayroon mahusay na mekanikal na katangian kundi pati na rin kamangha-manghang katatagan sa basa at mainit na kondisyon, at maaaring matatag na maglingkod sa mga dinamikong kapaligiran tulad ng pangmatagalang pag-vibrate at pag-impact. Nagbibigay ito ng napapanatiling pagpipilian ng materyales na may balanseng lakas at tibay para sa mga pala ng turbine ng hangin, mga bahagi ng chassis ng sasakyan, at mga mataas na antas na mekanikal na istrukturang bahagi, na nakakabali sa limitasyon ng tradisyonal na carbon fiber prepreg na may mataas na rigidity ngunit mababa ang tibay.

Pangunahing bentahe: Multi-dimensional na garantiya sa paglabas sa resiliency, matatag na pagganap, at pag-aangkop sa iba't ibang sitwasyon

1. Pinatatag ng espesyalisadong resin para sa pagpapatibay, na malaki ang nagpapabuti sa kakayahang makapaglaban sa impact at pagod ng materyales

Ang matibay na resin ay ang pangunahing teknolohiyang tampok ng prepreg na ito. Hindi tulad ng tradisyonal na karaniwang mga resin, ginagamit nito ang komposityong pormula ng "epoxy resin+core-shell structure toughening agent+flexible chain segment modifier", at ino-optimize ang tibay ng resin sa pamamagitan ng disenyo sa lebel ng molekula: ang core-shell structure toughening agent ay maaaring bumuo ng maliliit na elastikong partikulo pagkatapos mag-cure ang resin. Kapag hinampas ang materyal, ang mga partikulong ito ay kayang sumipsip ng enerhiya ng pag-impact at maiwasan ang mabilis na pagkalat ng bitak; ang mga flexible segment modifier naman ay nagpapalakas sa kakayahang umangkop ng mga molekular na kadena ng resin at binabawasan ang pag-iral ng stress sa materyales sa ilalim ng pangmatagalang dinamikong puwersa.

Ayon sa mapagkakatiwalaang pagsusuri, ang toughness index ng carbon fiber prepreg na ito ay nakamit ang makabuluhang pag-unlad: ang composite material na gawa sa unidirectional carbon fiber prepreg ay may 60% higit na pagtaas sa impact toughness kumpara sa karaniwang carbon fiber prepreg, at 45% na pagtaas sa elongation at break; ang shear toughness ng carbon fiber fabric prepreg ay napabuti ng 55%. Matapos ang 1 milyong cycles ng dynamic load testing, ang retention rate ng mechanical performance ay umaabot pa rin sa mahigit 90%, na malinaw na mas mataas kaysa sa average na antas na 75% para sa ordinaryong prepreg. Halimbawa, sa mga blade ng wind turbine, matapos gamitin ang pinatibay na prepreg na ito, ang fatigue life ng mga blade sa ilalim ng environment na may malakas na hanging vibration ay pinalawig nang mahigit 20 taon, na 30% mas mataas kaysa sa tradisyonal na materyales at malaki ang naitutulong sa pagbawas ng maintenance cost ng kagamitan sa wind power. Nang magkatulad, ang density ng produkto ay mahigpit na kontrolado na hindi bababa sa 5% upang matiyak ang pare-parehong distribusyon ng mga fibers at resin, at maiwasan ang mga weak toughness points na dulot ng hindi sapat na lokal na density.

2. Dalawahang anyo ng saklaw ng produkto, na naaayon sa mga pangangailangan sa tigas ng iba't ibang dinamikong sitwasyon ng karga

Ang pamilya ng produkto ay kasama ang unidirectional na carbon fiber prepreg at carbon fiber fabric prepreg, na maaaring mapagpilian nang buong kakayahang umangkop batay sa mga katangian ng tigas at uri ng dinamikong karga ng iba't ibang bahagi, upang makamit ang kalamangan sa pagganap na "on-demand matching".

• Unidirectional na carbon fiber prepreg: Gumagamit ito ng mataas na tuwid na pangaayos ng carbon fiber sa isang direksyon, na may pagkakatugma sa direksyon ng hibla na higit sa 99.5%, at may mahusay na pagganap sa mga sitwasyon ng axial dynamic load. Angkop para sa mga bahagi na kayang tumagal sa pangmatagalang tensile at bending vibrations, tulad ng pangunahing girder ng mga blade ng wind turbine, mga longitudinal beam ng chassis ng mga bagong sasakyang pinapatakbo ng enerhiya, at mga transmission shaft ng mga high-end na machine tool. Mahusay ang axial anti-fatigue nito, at maaari itong magtrabaho nang walang tigil nang 5000 oras nang hindi nagkakaroon ng malaking pagbaba sa pagganap sa isang 10Hz mataas na frequency na kapaligiran ng vibration, na nakakatugon sa mga pangangailangan sa istruktural na katatagan sa ilalim ng dynamic loads.
• Carbon fiber fabric prepreg: Batay sa mga plain at twill na tela, ito ay may mahusay na katangian ng in-plane isotropic at mas matibay na paglaban sa multi-directional impact at shear vibration. Angkop para sa mga bahagi na may kumplikadong hugis at nakararanas ng di-unipormeng dinamikong puwersa, tulad ng mga collision beam para sa battery pack sa mga bagong sasakyang enerhiya, mga konektor na siksik para sa mataas na antas ng kagamitan, at mga ugat na bahagi ng mga blade ng wind turbine. Ang istruktura ng tela ay nagpapabuti sa distribusyon ng pressure sa prepreg. Kapag naharap sa lokal na impact, ang enerhiya ay mabilis na naililipat sa buong ibabaw ng tela, pinipigilan ang lokal na pagkabasag at pinalalakas ang kakayahang magtagal ng bahagi.

Maaaring gamitin nang sabay ang dalawang anyo ng prepreg, halimbawa, ang mga blade ng wind turbine ay maaaring gumamit ng disenyo na "unidirectional prepreg (pangunahing beam, laban sa axial vibration) + fabric prepreg (ugat ng blade, laban sa shear impact)", na isinasaalang-alang ang mga pangangailangan sa dinamikong puwersa ng iba't ibang bahagi at pinakakita ang pinakamataas na kakayahan ng materyales

3. Mahusay na katatagan sa basa at mainit na kondisyon, angkop para sa kumplikadong mga kapaligiran ng paggamit

Madalas na kasama sa mga dinamikong sitwasyon ng pagkarga ang mga kumplikadong kapaligiran tulad ng mainit at mahalumigmig na kondisyon, at palitan ng mataas at mababang temperatura. Ang tradisyonal na carbon fiber prepreg ay madaling maapektuhan ng pagkabigo sa interface dahil sa pagsipsip ng tubig ng resin, at thermal expansion at contraction, na nakakaapekto naman sa tibay at mekanikal na katangian nito. Ang pinatibay na carbon fiber prepreg na ito ay mayroong mahusay na katatagan sa mainit at mahalumigmig na kapaligiran sa pamamagitan ng pag-optimize ng formula ng resin at pagpapabuti ng proseso ng pagsipsip: ang hydrophobic na sangkap na idinagdag sa pinatibay na resin ay nakakabawas sa rate ng pagsipsip ng tubig. Matapos magbabad sa mainit at mahalumigmig na kapaligiran na 85 ℃ at 85% relative humidity sa loob ng 1000 oras, ang rate ng pagsipsip ng tubig ay mas mababa pa rin sa 1.5%, malayo sa karaniwang antas ng industriya na 3% para sa karaniwang prepreg; Nang sabay-sabay, ang lakas ng bonding sa interface sa pagitan ng resin at carbon fiber ay tumaas ng 25%, na epektibong nakakapagpigil sa pagkabukod ng interface dulot ng pagbabago ng temperatura.

Sa mga praktikal na aplikasyon, napakahalaga ng bentaheng ito sa pagganap: kapag ginamit sa mga bahagi ng chasis ng mga bagong sasakyang pinapatakbo ng enerhiya, ito ay kayang tumagal sa matinding siklo ng temperatura mula -40 ℃ hanggang 120 ℃ at mapanatili ang katatagan at lakas kahit sa mga mahalumigmig, maulan, at may niyebe na kapaligiran; habang kapag ginamit sa mga blade ng offshore wind turbine, ito ay nakakaresist sa pagsira dulot ng mataas na asin na usok at mataas na antas ng kahalumigmigan, na nag-iiba sa pagbaba ng lakas ng blade dahil sa pagtanda dulot ng init at kahalumigmigan. Matapos masubok, ang buhay ng produkto sa dinamikong pagod sa mainit at mahalumigmig na kapaligiran ay nadagdagan ng 40% kumpara sa karaniwang prepreg, na nagagarantiya sa katiyakan ng pagganap ng mga bahagi sa buong lifecycle nito.

4. Sapat na proseso na angkop para matugunan ang pangangailangan sa malalaking produksyon

Sa kabila ng mga makabuluhang kalamangan sa pagganap, itinataguyod ng matibay na carbon fiber prepreg na ito ang mahusay na kakayahang magproseso at tugma sa pangunahing mga proseso sa paggawa ng composite material tulad ng hot press molding, compression molding, at vacuum bag molding. Hindi nangangailangan ng karagdagang pagbabago sa kagamitan ng mga negosyo at binabawasan ang mga hadlang sa produksyon.

• Hot press molding: Angkop para sa mga high-end na bahagi na may napakataas na presisyon at pangangailangan sa pagganap (tulad ng aerospace parts), na kontrolado ng pantay na presyon (0.8~1.5MPa) at temperatura (120~150 ℃), ang toughening resin ay ganap na tumatagos sa mga fibers, at ang pagkakapare-pareho ng tibay ng mga nabuong bahagi ay umaabot sa mahigit 98% nang walang lokal na pagkakaiba sa pagganap.
• Pag-iimbak ng pag-iipit: angkop para sa mga senaryo ng malalaking produksyon tulad ng mga bagong sasakyang pinapagana ng enerhiya at hangin, na may mataas na kahusayan sa pagmomold, maaring kontrolin ang oras ng isang batch na produksyon sa loob lamang ng 40-60 minuto, at ang proseso ng compression molding ay maingat na nakakontrol sa sukat ng bahagi, binabawasan ang mga susunod na hakbang sa pagpoproseso, at pinauupang mas mababa ang gastos sa produksyon.
• Pagmamold gamit ang vacuum bag: Angkop para sa malalaking bahagi (tulad ng mga blade ng turbine na humihinga ng hangin na mahigit 15 metro), ang daloy ng resin at labas ng hangin ay nakamit sa pamamagitan ng vacuum negative pressure, na nagpapababa ng gastos sa pagmomold ng 35% kumpara sa teknolohiyang hot press tank, habang tinitiyak ang buong pagganap ng pinalakas na resin.

Bukod dito, ang produkto ay mayroong mahusay na katatagan sa imbakan at maaaring itago nang higit sa 6 na buwan sa mababang temperatura na -18 ℃. Matapos tanggalin, maaari nang ipasok sa produksyon nang walang mahabang oras na pagpainit, binabawasan ang oras ng paghihintay sa produksyon at umaangkop sa bilis ng industriyal na produksyon sa batch.

5. Nakikilalang disenyo, pagtatayo ng mga hadlang sa kompetisyon sa merkado

Sa isang banda, isinasagawa ang naiibang inobasyon sa pormulasyon ng resin, pagpili ng hibla, at proseso ng pagpapalakas—halimbawa, ang independiyenteng binuo na core-shell structure toughening agent ay nakakamit ng eksaktong balanse sa pagitan ng lakas at katigasan, na iwinawala ang karaniwang problema sa industriya na "ang pagpapalakas ay nagbubunga ng pagbaba sa katigasan", kaya ang produkto ay nakakapagpanatili ng axial tensile strength na higit sa 1750MPa habang pinapabuti ang katatagan;

Sa kabilang banda, nag-aalok kami ng mga fleksibleng pasadyang serbisyo na maaaring umangkop sa antas ng pagpapatibay (mula sa "moderate toughening" hanggang "high toughening" na ipinasadya batay sa pangangailangan ng kliyente), densidad ng ibabaw ng hibla (100~800g/㎡ buong sakop), at nilalaman ng resin (35%~50% na mai-adjust) upang matugunan ang personalisadong pangangailangan sa iba't ibang sitwasyon ng dinamikong karga. Halimbawa, bilang tugon sa pangangailangan para sa mga anti-collision beam sa mga bagong enerhiyang sasakyan, maaaring ipasadya ang "high impact toughness" na unidirectional carbon fiber prepreg; bilang tugon naman sa pangangailangan para sa mga blade ng turbine ng hangin, maaaring ipasadya ang "high humidity and heat stability toughening" na carbon fiber fabric prepreg upang maiwasan ang presyong dulot ng magkatulad na kompetisyon.