A-13 Toklaşmış Prepreg

Takviyeli karbon fiber prepreg: dinamik yük durumlarında yüksek tokluk gerektiren kompozit malzemeler için bir çözüm

Rüzgar enerjisi, yeni nesil enerji taşıtları ve uzun süreli dinamik yüklere maruz kalan diğer yüksek performanslı ekipmanlar gibi alanlarda, malzemelerin tokluğu ve yorulma direnci doğrudan bileşenlerin kullanım ömrünü belirler. Bu geliştirilmiş karbon fiber prepeg, tek yönlü karbon fiber prepeg ve karbon fiber kumaş prepeg olmak üzere iki ana akım formunu kapsayan özel bir toklaştırılmış reçineyi temel yapıştırıcı sistemi olarak kullanır. Reçinenin ve elyafın verimli infiltrasyonu ve birbirine bağlanması sayesinde, sertleştikten sonra yalnızca üstün mekanik özelliklere değil, aynı zamanda olağanüstü nemli ısı kararlılığına da sahip olur ve uzun süreli titreşim ile darbe gibi dinamik yük ortamlarında kararlı bir şekilde hizmet edebilir. Yüksek rijitlikli ancak düşük tokluklu geleneksel karbon fiber prepellerin performans sınırlarını aşarak rüzgar türbini kanatları, otomotiv şasi bileşenleri ve yüksek seviye mekanik yapısal parçalar için mukavemet ile tokluğun dengelendiği bir malzeme seçeneği sunar.

Temel avantaj: Dayanıklılıkta atılım, kararlı performans ve sahne adaptasyonunun çok boyutlu garantisi

1. Özel sertleştirme reçinesiyle güçlendirilmiş, malzemenin darbe direncini ve yorulma direncini önemli ölçüde artırmıştır

Sertleştirilmiş reçine, bu prepregin temel teknoloji öne çıkan özelliğidir. Geleneksel sıradan reçinelerden farklı olarak, "epoksi reçine+çekirdek-kabuk yapıda sertleştirici ajan+esnek zincir segmenti modifikatörü" kompozit formülünü benimser ve moleküler düzeyde tasarım aracılığıyla reçinenin tokluğunu optimize eder: çekirdek-kabuk yapıdaki sertleştirici ajan, reçinenin kürlenmesinin ardından küçük elastik parçacıklar oluşturabilir. Malzeme etkilendiğinde, bu parçacıklar darbe enerjisini emebilir ve çatlakların hızlı yayılmasını önleyebilir; Esnek segment modifikatörleri, reçine moleküler zincirlerinin esnekliğini artırarak malzemede uzun süreli dinamik yükler altında gerilimin birikmesini azaltabilir.

Yetkili testlere göre, bu takviyeli karbon fiber prepreğin tokluk indeksi önemli ölçüde ilerleme kaydetti: tek yönlü karbon fiber prepreğinden yapılan kompozit malzemenin darbe tokluğu, sıradan karbon fiber preprege kıyasla %60'tan fazla artmış ve kopma uzaması %45 artmıştır; karbon fiber kumaş prepreğin kesme tokluğu %55 artırılmıştır. Dinamik yük testinde 1 milyon çevrimden sonra mekanik performans koruma oranı hâlâ %90'ı aşmaktadır ve bu değer sıradan prepreğin ortalama %75 olan seviyesinin oldukça üzerindedir. Rüzgâr türbini kanatları örneğine bakıldığında, bu takviyeli prepreğin kullanılmasıyla kanatların güçlü rüzgâr titreşim ortamındaki yorulma ömrü geleneksel malzemelere göre %30 daha fazla olmak üzere 20 yılı aşkın süreye uzatılmıştır ve bu da rüzgâr enerjisi ekipmanlarının bakım maliyetini önemli ölçüde düşürür. Aynı zamanda ürün yoğunluğu %5'in altına düşmemek üzere sıkı bir şekilde kontrol edilerek liflerin ve reçinenin homojen dağılımı sağlanmakta ve yerel yoğunluk yetersizliğinden kaynaklanan düşük tokluk noktalarının oluşumunun önüne geçilmektedir.

2. Farklı dinamik yük senaryolarının gerilim gereksinimlerine uyarlanmış, çift form ürün kapsama alanı

Ürün grubu, tek yönlü karbon fiber prepreg ve karbon fiber kumaş prepreg içerir ve farklı bileşenlerin gerilim karakteristiklerine ve dinamik yük türlerine göre esnek şekilde seçilebilir, "ihtiyaca göre eşleştirme" performans avantajı sağlar.

• Tek yönlü karbon fiber prepreg: Yüksek doğrulukta karbon fiber tek yönlü düzenlemeye sahiptir ve lif yönü tutarlılığı %99,5'in üzerindedir. Eksenel dinamik yük senaryolarında üstün performans gösterir. Rüzgar türbini kanatlarının ana kirişi, yeni nesil enerji araçlarının şasi uzunlamasına kirişleri ve yüksek kalite makinelerin transmisyon milleri gibi uzun süreli çekme ve eğilme titreşimlerine dayanabilen bileşenler için uygundur. Eksenel yorulma direnci oldukça iyidir ve 10 Hz yüksek frekanslı titreşim ortamında önemli bir performans düşüşü olmadan sürekli 5000 saat hizmet edebilir. Dinamik yükler altında yapısal stabilite gereksinimlerini karşılar.
• Karbon fiber kumaş prepreg: Düz ve saten kumaşlara dayalı olarak, mükemmel düzlem içi izotropik özelliklere ve çok yönlü darbeye karşı daha güçlü dirence sahiptir ve kayma titreşimine karşı dirençlidir. Yeni nesil enerji araçlarında pil kutuları için çarpışma kirişleri, yüksek performanslı ekipmanlar için bağlantı elemanları ve rüzgar türbini kanat kök parçaları gibi karmaşık şekilli ve homojen olmayan dinamik yüklerin etkisindeki bileşenler için uygundur. Kumaş yapısı, yarı mamul reçinenin gerilme dağılımını iyileştirir. Yerel darbeye maruz kaldığında enerji hızla tüm kumaş yüzeyine iletilir, bu da yerel kırılmayı önler ve bileşenin başarısızlığa karşı direncini artırır.

İki farklı yarı mamul reçine birlikte kullanılabilir; örneğin rüzgar türbini kanatlarında "tek yönlü yarı mamul reçine (ana kiriş, eksenel titreşime karşı)+kumaş yarı mamul reçine (kanat kökü, kayma darbesine karşı)" tasarımı benimsenebilir. Bu yaklaşım, farklı bölümlerin dinamik yük gereksinimlerini dikkate alır ve malzeme performansını en üst düzeye çıkarır.

3. Mükemmel ıslak ve sıcak stabilite, karmaşık kullanım ortamlarına uygun

Dinamik yük senaryoları genellikle nemli ısıtma ve değişen yüksek düşük sıcaklıklar gibi karmaşık ortamlarla birlikte gelir. Geleneksel karbon fiber prepreg, reçinenin suyu emmesi, termal genleşme ve büzülme nedeniyle arayüz hatasına eğilimlidir ve bu da tokluk ile mekanik özellikleri etkiler. Ancak bu toklaştırılmış karbon fiber prepreg, reçine formülasyonunun optimize edilmesi ve infiltrasyon sürecinin iyileştirilmesi sayesinde mükemmel nemli ısıya dayanıklılığa sahiptir: toklaştırılmış reçineye eklenen hidrofobik bileşenler su emme oranını düşürebilir. %85 nem ve 85 ℃ sıcaklıkta yaş bir ortamda 1000 saat süreyle ıslatıldıktan sonra bile su emme oranı hâlâ %1,5'in altında kalır ve bu değer sıradan prepreg için sektörün ortalama %3 olan seviyesinin çok altındadır; Aynı zamanda reçine ile karbon fiber arasındaki arayüz bağlanma mukavemeti %25 artırılmıştır ve bu da sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan arayüz soyulmasını etkili bir şekilde engeller.

Pratik uygulamalarda bu performans avantajı özellikle kritiktir: yeni nesil enerji taşıtlarının şasi bileşenleri için kullanıldığında -40 ℃~120 ℃ arasındaki aşırı sıcaklık döngülerine dayanabilir ve yağmurlu, karlı ve nemli ortamlarda bile stabilite ve tokluk özelliğini koruyabilir; açık deniz rüzgâr türbini kanatlarında kullanıldığında yüksek tuz sisine ve yüksek neme maruz kalma sonucu meydana gelen aşınmaya direnç gösterebilir ve nemli sıcaklık yaşlanmasından kaynaklanan kanat tokluğunda azalmayı önleyebilir. Testler sonucunda ürünün nemli ve sıcak ortamlardaki dinamik yorulma ömrü, standart prepreglere kıyasla %40 artırılmış olup bileşenlerin kullanım ömrü boyunca performans güvenilirliği sağlanmaktadır.

4. Büyük ölçekli üretim ihtiyaçlarını karşılamak üzere olgun süreç uyumluluğu

Önemli performans avantajlarına rağmen, bu sertleştirilmiş karbon lif prepreg mükemmel süreç uyumluluğunu korur ve sıcak basın kalıplaması, sıkıştırma kalıplaması ve vakum torba kalıplaması gibi ana kompozit malzeme üretim süreçleriyle uyumludur. Şirketler tarafından ek ekipman modifikasyonu gerektirmez ve üretim engellerini azaltır.

• Sıcak pres kalıplama: Çok yüksek hassasiyet ve performans gereksinimlerine sahip (havacılık parçaları gibi) yüksek kaliteli bileşenler için uygundur, tekdüze basınç (0,8 ~ 1,5MPa) ve sıcaklık (120 ~ 150 ° C) ile kontrol edilir, sertleştirme reçine lifleri tamamen sızdırır ve kalınlaştırılmış bileşenlerin
• Sıkıştırma kalıplaması: yeni enerji taşıtları ve rüzgar enerjisi gibi büyük ölçekli üretim senaryolarına uygun olup, yüksek kalıp verimliliğine sahiptir. Tek bir parti üretim süresi 40-60 dakika içinde kontrol edilebilir. Basınçlı kalıplama süreci, parça boyutlarının hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar, sonraki işleme adımlarını azaltır ve üretim maliyetlerini düşürür.
• Vakum torba kalıplama: Büyük ölçekli bileşenler için uygundur (15 metreden uzun rüzgar türbini kanatları gibi), reçine akışı ve egzoz vakum negatif basınç ile sağlanır ve bu da sıcak pres tankı teknolojisine kıyasla kalıp maliyetlerini %35 oranında düşürürken, takviyeli reçinenin tam performansını sağlar.

Ayrıca ürün, -18 ℃'lik düşük sıcaklık ortamında 6 aydan fazla muhafaza edilebilir seviyede mükemmel depolama istikrarına sahiptir. Çıkartıldıktan sonra üretimi başlamadan önce uzun süre ısıtmaya gerek kalmaz, üretimde bekleme süresi kısalır ve endüstriyel partiler halinde üretim temposuna uyum sağlar.

5. Farklılaştırılmış tasarım, piyasa rekabet engellerinin oluşturulması

Bir yandan reçine formülasyonu, fiber seçimi ve toklaştırma süreci konularında farklılaştırılmış inovasyon gerçekleştirilmiştir - örneğin, öz-kabuk yapılı, bağımsız olarak geliştirilen toklaştırıcı ajan, tokluk ve sertlik arasında hassas bir denge sağlayabilir ve "toklaştırmak sertliği azaltır" şeklindeki sektörün temel sorunundan kaçınarak ürünün tokluğu artırılırken eksenel çekme mukavemetinin 1750 MPa'nın üzerinde kalmasını sağlar;

Öte yandan, farklı dinamik yük senaryolarına yönelik kişisel ihtiyaçları karşılamak için sertleştirme seviyesini ("orta sertleştirme"den müşteri ihtiyaçlarına göre özelleştirilmiş "yüksek sertleştirme"ye kadar), elyaf yüzey yoğunluğunu (100~800g/㎡ tam kaplama) ve reçine içeriğini (%35~%50 ayarlanabilir) uygun şekilde ayarlayabilen esnek özelleştirilmiş hizmetler sunuyoruz. Örneğin, yeni enerji taşıtlarında çarpışma önleyici kirişlere yönelik talebe karşılık olarak "yüksek darbe tokluğu"na sahip tek yönlü karbon elyaf preprep malzemesi özelleştirilebilir; rüzgar türbini kanatlarına yönelik talebe karşılık olarak ise piyasada homojen rekabetten kaynaklı baskıların önüne geçmek amacıyla "yüksek nem ve ısı stabilitesi sertleştirmesi"ne sahip karbon elyaf kumaş preprep malzemesi özelleştirilebilir.