A-11 препрег з низькотемпературним затвердінням

Препрег із вуглепластику, що твердіє при низькій температурі: ефективне рішення для формування у галузях нових джерел енергії та залізничого транспорту

Поєднання «ефективного формування» та «стабільної продуктивності» завжди було викликом у виробництві великих композитних конструкційних елементів у галузях нових енергетичних транспортних засобів, вітрової енергетики, швидкісного залізничного транспорту тощо. Наш преґрегат із вуглепластику з низькотемпературним затвердінням доступний у двох серіях температур затвердіння: 80 °C та 90 °C, охоплюючи дві форми — однонапрямлений преґрегат із вуглепластику та преґрегат із тканини вуглепластику. Завдяки відмінній змочуваності, високій гнучкості та високим механічним властивостям він сумісний як з гарячим пресуванням, так і з процесами формування без гарячого пресування. Цей матеріал забезпечує енергоефективний, високопродуктивний та високоякісний вибір для великих конструкційних елементів, таких як кришки акумуляторних блоків електромобілів, лопаті вітрових турбін, деталі кузовів швидкісних потягів, долаючи обмеження традиційних преґрегатів із високотемпературним затвердінням щодо вартості формування та технологічної адаптованості.

Ключова перевага: потрійний прорив у сфері низького енергоспоживання формування, високої адаптивності та стабільної продуктивності

1. Низькотемпературне затвердіння при 80 ℃/90 ℃ значно зменшує енергоспоживання та витрати на виробництві

Порівняно з традиційними препрегами з вуглецевого волокна, які мають температуру затвердіння понад 120 ℃, дві основні серії цього продукту (серія затвердіння при 80 ℃ та серія затвердіння при 90 ℃) принципово знижують енергоспоживання під час процесу формування. Наприклад, у виробництві кришок батарейних блоків електромобілів, при використанні серії з затвердінням при 80 ℃, енергоспоживання однієї партії формування знижується більш ніж на 40% порівняно з традиційними високотемпературними препрегами; хоча серія з затвердінням при 90 ℃ має трохи вище енергоспоживання, вона сумісна з більшою кількістю систем смол, що задовольняє вищі вимоги до механічних характеристик лопатей вітрових турбін та елементів кузовів швидкісного залізничного транспорту.

Низькотемпературне затвердіння не лише зменшує витрати на енергоспоживання, але й знижує знос обладнання та виробничі ризики. З одного боку, середовище з низькою температурою може продовжити термін служби нагрівального обладнання (наприклад, гарячих прес-форм і формувальних машин) і зменшити витрати підприємства на технічне обслуговування; з іншого боку, це дозволяє уникнути теплової деформації матеріалу через високі температури, що особливо підходить для великих конструктивних елементів, таких як лопаті вітрових турбін довжиною понад 10 метрів. Низькотемпературне затвердіння зменшує температурні напруження в різних зонах, знижує ймовірність тріщин і короблення готових виробів, а також не потребує тривалого часу попереднього нагріву, скорочуючи виробничий цикл однієї партії на 25%, що відповідає темпам виробництва «масове та швидке постачання» у таких галузях, як електромобілі та вітрова енергетика.

2. Багатофункціональне покриття продукту, адаптоване до вимог продуктивності різних конструктивних елементів

Сімейство продуктів включає односпрямований преґрегат з вуглепластикових волокон і тканину з вуглепластикових волокон, які можна гнучко підбирати залежно від характеристик навантаження та вимог до формування конструктивних елементів у різних галузях, забезпечуючи проектну перевагу «підбір за потребою».

Односпрямований преґзгіт з вуглепластику: використовується високопряма односпрямована організація вуглецевого волокна з узгодженням напрямку волокон понад 99,5% і винятковими механічними властивостями по осі. Підходить для конструкційних елементів, які мають витримувати односпрямоване навантаження, наприклад, несуча балка кришки акумуляторного блоку електромобіля, головна балка лопатей вітрової турбіни та поздовжні опорні елементи корпусів швидкісних потягів. Його густину суворо контролюють на рівні не менше 5%, щоб забезпечити рівномірний розподіл волокон. Міцність на розтягнення під кутом 0° може досягати понад 1700 МПа, а модуль пружності при розтягненні під кутом 0° перевищує 115 ГПа, що дозволяє задовольняти основні вимоги «легкий ваговий показник + висока міцність» для великих конструкційних компонентів.

Препрег із тканини з вуглецевого волокна: ґрунтується на полотняних та саржевих тканинах, має відмінні властивості в межах площини, а також підвищену стійкість до ударів і зсуву. Підходить для компонентів складної форми, які піддаються навантаженню в багатьох напрямках, наприклад, захисних елементів шасі електромобілів, основ лопатей вітрових турбін чи внутрішніх каркасів швидкісних потягів. Структура тканини підвищує гнучкість препрегу, що дозволяє матеріалу щільно прилягати до поверхонь складних форм. Після формування деталі мають високу гладкість поверхні без необхідності додаткової полірувальної обробки, що додатково зменшує витрати на виробничий процес.

Два види препрегу можна використовувати окремо або поєднувати для шарування. Наприклад, лопаті вітрових турбін можуть мати конструкцію типу «односпрямований препрег (основний брус) + тканий препрег (корінь лопаті)», що забезпечує баланс між осьовою міцністю та стійкістю кореня до зсуву, повною мірою використовуючи переваги різних форм продуктів.

3. Відмінна змочуваність і конформність забезпечують якість формування великих конструкційних елементів

Цей препрег із вуглепластику з низькою температурою відвердіння досягає повного інкапсулювання волокон за рахунок оптимізації формули смоли та процесу проникнення. Система смоли використовує модифіковану епоксидну смолу, яка має добру рухливість і високу сумісність із вуглецевими волокнами. Вона може проникати в кожен пучок вуглецевих волокон, зменшуючи кількість бульбашок та дефектів на межі поділу фаз і забезпечуючи рівномірність проникнення понад 99%. Відмінна змочуваність не лише покращує механічні властивості композитних матеріалів, а й підвищує їхню стабільність у різних умовах. У циклах високих і низьких температур для електромобілів (-40 ℃~85 ℃) та в умовах зовнішнього вологого і гарячого середовища для вітрової енергетики показник збереження механічних характеристик елементів все ще може досягати понад 88%.

Відповідність і прилягання є ключовими показниками для формування великих структурних компонентів, і цей продукт вищезазначеним чином виконується надзвичайно добре. Незалежно від того, чи це плоска кришка батарейного блоку нового енергетичного транспортного засобу, чи складний вигнутий елемент корпусу швидкісного потяга, препрег щільно прилягає до поверхні форми без зморшок або бульбашок. Наприклад, при формуванні бічних панелей корпусу швидкісного потяга (з радіусом кривини понад 2 метри) ступінь прилягання досягає 99,2%, а розмірна похибка сформованих компонентів контролюється в межах ±0,5 мм, що значно нижче за галузевий стандарт ±1 мм, що зменшує необхідність коригування під час подальшого складання.

4. Сумісний як з гарячим пресуванням, так і без нього, знижує поріг вимог до виробничого обладнання

У зв'язку з різницею в обладнанні та конфігурації у різних підприємств продукт ідеально сумісний як з процесами гарячого пресування, так і без нього (наприклад, формування стисненням або у вакуумному мішку), не вимагаючи додаткової модифікації обладнання підприємствами, що значно знижує бар'єри виробництва.

Формування гарячим пресом: підходить для компонентів, які вимагають надзвичайно високої точності та продуктивності, наприклад, ключових конструктивних елементів корпусів швидкісних потягів. Рівномірний тиск (0,5~1,5 МПа) та контроль температури гарячого преса дозволяють краще покращити зволожування препрегу, зменшити внутрішні дефекти й забезпечити коливання механічних властивостей відформованих деталей менше ніж на 3%, відповідаючи суворим стандартам високотехнологічного обладнання.

Негаряче пресування: таке як компресійне формування, підходить для масового виробництва кришок батарейних блоків електромобілів та лопатей вітрових турбін із низькими витратами на обладнання та високою продуктивністю; формування у вакуумному мішку підходить для дрібносерійного та великосерійного виробництва деталей (наприклад, лопаті вітрових турбін понад 15 метрів), забезпечуючи протікання смоли та видалення повітря за рахунок вакуумного розрідження, знижуючи вартість формування на 30% порівняно з технологією гарячого пресування у камері.

За обох процесів продукт може зберігати стабільний ефект затвердіння — серія затвердіння при 80 °C потребує лише 60 хвилин у технології формування у вакуумному мішку; серія затвердіння при 90 °C може скоротити час затвердіння до 45 хвилин у компресійному формуванні, забезпечуючи баланс між ефективністю та якістю.

5. Диференційований дизайн, створення бар'єрів конкурентоспроможності на ринку

Серед продуктів препрегу з низькотемпературним отвердінням однієї категорії, з одного боку, проводиться диференційоване інноваційне вдосконалення складу смоли, вибору волокон та системи отвердіння — наприклад, у смолу додаються унікальні компоненти, що запобігають старінню, завдяки чому термін експлуатації продукту в зовнішніх умовах вітрової енергетики продовжується понад 20 років, що значно перевищує середній термін служби аналогічних продуктів — 15 років; з іншого боку, ми пропонуємо гнучкі послуги з індивідуальним налаштуванням, які дозволяють змінювати температуру отвердіння (наприклад, моделі з індивідуальною температурою 85 ℃), поверхневу густину волокна (від 100 г/м² до 800 г/м² — повний охоплення), вміст смоли (регульований від 35% до 50%) відповідно до потреб замовника, щоб задовольнити персоналізовані вимоги різних сегментованих сценаріїв, таких як електромобілі, вітрова енергетика та швидкісні залізниці, і уникнути цінового тиску через однорідну конкуренцію.