Ультратонкий препрег з вуглецевого волокна A-9

Надтонкий препрег з вуглецевого волокна: інноваційне рішення у галузі легких композитних матеріалів

У таких галузях, як аерокосмічна промисловість, високотехнологічне обладнання та електромобілі, де потрібні суворі вимоги до характеристик матеріалів, легкість і висока міцність завжди були основними цілями. Як інноваційний продукт у сфері композитних матеріалів, надтонкий препрег з вуглецевого волокна має ключову перевагу «екстремальної легкості та тонкості», подолавши обмеження традиційних препрегів за вагою, товщиною та експлуатаційними характеристиками, забезпечуючи нові можливості для виготовлення прецизійних конструктивних елементів. Зокрема, продукти, представлені препрегом з вуглецевого волокна вагою 10 грамів і 15 грамів, у поєднанні зі структурними особливостями одноманіпулярного препрегу з вуглецевого волокна та високоміцними перевагами 24T одноманіпулярного препрегу з вуглецевого волокна, стали центром уваги на ринку легких матеріалів

Ключова перевага: переосмислення меж продуктивності препрегу з вуглецевого волокна

1. Остаточні легкі та надтонкі характеристики, що подолали обмеження традиційних матеріалів

Надтонкий преґрегат із вуглецевого волокна має «низьку вагу волокна на одиницю площі» як основну перевагу. Наразі досягається мінімальна вага волокна на квадратний метр у 10 грамів. При вмісті смоли 50%, загальна вага преґрегату становить лише 20 грамів на квадратний метр, що значно нижче за рівень звичайного преґрегату з вуглецевого волокна. Завдяки низькій поверхневій густині волокна та оптимізованому процесу проникнення смоли, товщина продукту зменшена більш ніж на 30% порівняно зі звичайним преґрегатом, що дозволяє легко адаптуватися до сценаріїв із жорсткими вимогами до розмірів простору, таких як тонкостінні конструкційні елементи та корпуси прецизійних електронних компонентів.

Взявши для прикладу 10 грамів препрегу з вуглепластикових волокон і 15 грамів препрегу з вуглепластикових волокон, обидва матеріали зберігають ультратонкі характеристики: модель 10 грамів робить акцент на «максимально легкому вазі» та підходить для використання в авіаційних інтер'єрних деталях, чутливих до ваги, корпусах дронів тощо; модель 15 грамів поєднує структурну стабільність із легким дизайном і може застосовуватися для кришок акумуляторних батарей електромобілів нового покоління, рам високоякісного спортивного обладнання тощо, задовольняючи потреби у «легкості без втрати міцності» в різних сценаріях використання. У той же час продукт суворо відповідає стандарту щільності ультратонкого препрегу з вуглепластикових волокон не менше ніж 5%, забезпечуючи рівномірний розподіл волокон і смоли при одночасному збереженні малої ваги, уникнення коливань характеристик через недостатню щільність.

2. Односпрямована структура забезпечує підвищення продуктивності завдяки міцності рівня 24T

Як основний продукт сімейства препрегів з односпрямованим вуглецевим волокном, цей надтонкий препрег має конструкцію з односпрямованим розташуванням волокон із узгодженістю напрямку волокон понад 99%, що дозволяє максимально реалізувати осьові механічні властивості вуглецевих волокон. Зокрема, препрег з односпрямованим вуглецевим волокном 24Т повністю максимізує свою перевагу міцності — 24Т позначає клас міцності вуглецевого волокна на розтяг. Ця модель демонструє виняткові показники в базових механічних випробуваннях завдяки оптимізації технології ткацтва волокон та формули смоли: порівняно зі звичайним препрегом з односпрямованим вуглецевим волокном, його міцність на розтяг при 0° збільшена на 50%, а модуль пружності при 0° — на 16%.

Цей прорив у продуктивності означає, що компоненти, виготовлені з використанням односпрямованого препрегу з вуглецевого волокна 24T за однакових конструкційних рішень, можуть витримувати більше осьове навантаження та навантаження при зменшенні витрат матеріалу; а моделі з низькою густинністю, такі як 10 грамів і 15 грамів, можуть досягти прориву в двох вимогах: «висока міцність + легкість». Наприклад, у галузі аерокосмічної техніки стійки для супутників, виготовлені з цих матеріалів, можуть зменшити власну вагу на 15% -20%, забезпечуючи при цьому структурну стабільність під час роботи на орбіті та знижуючи вартість запуску.

3. Помітна стійкість до утворення тріщин та подовжений термін служби композитних матеріалів

Тоншання є ще однією основною характеристикою цього надтонкого препрегу з вуглецевого волокна, що безпосередньо призводить до стрибка у тріщиностійкості композитних матеріалів. Традиційний звичайний препрег через велику товщину схильний до внутрішніх мікротріщин, спричинених усадкою смоли та концентрацією напружень під час процесу формування. Як тільки тріщини виникають, вони легко швидко поширюються в товстому шаровому матеріалі, що врешті-решт впливає на термін служби деталі; Надтонкий препрег розроблено з тонким шаром для контролю товщини матеріалу на рівні мікрометрів, що забезпечує щільніший інтерфейс між волокном і смолою та більш рівномірний розподіл напружень.

Фактичні випробування показали, що композитний матеріал, виготовлений із використанням цього надтонкого препрегу, має покращення на понад 40% у стійкості до зародження тріщин порівняно зі звичайними композитними матеріалами на основі препрегу та значно кращі показники при стримуванні поширення тріщин. Коли матеріал піддається зовнішньому удару й утворюються мікротріщини, надтонка шарова структура ефективно перешкоджає їх глибшому розвитку. У той же час синергетична дія смоли та волокон дозволяє поглинати частину енергії удару, запобігаючи подальшому розширенню тріщин. Ця перевага робить матеріал надзвичайно цінним для вузлів, таких як лопаті вітрових турбін та резервуари для зберігання газу під високим тиском, які довго працюють під динамічним навантаженням, значно подовжуючи терміни обслуговування та строк служби продуктів.

4. Висока гнучкість проектування та низька повторюваність для задоволення індивідуальних потреб

У порівнянні з обмеженнями стандартизованого виробництва та обмеженими сценаріями адаптації звичайного препрегу, цей надтонкий препрег із вуглецевого волокна має більш потужні можливості проектування. По-перше, продукт охоплює різні специфікації ваги волокна на одиницю площі, такі як 10 грамів та 15 грамів, і поєднується з односпрямованими вуглецевими волокнами різних рівнів міцності, наприклад, 24T. Вміст смоли (базове значення 50%, може бути налаштовано в межах ±5%) та напрямок волокон (підтримується односпрямований, двонапрямковий та інші варіанти розташування) можуть регулюватися залежно від потреб замовника, що забезпечує відповідність різноманітним виробничим вимогам — від прецизійних електронних компонентів до великих конструкційних деталей; по-друге, продукт суворо дотримується стандарту «ступінь подібності продуктів у межах однієї категорії не повинна перевищувати 70%». Шляхом диференційованих технологічних параметрів та проектування формул усувається однорідна конкуренція з аналогічними продуктами та надаються клієнтам більш унікальні матеріальні рішення.

Наприклад, у галузі високотехнологічного медичного обладнання клієнтам потрібно індивідуально підбирати легкі, міцні та біосумісні конструкційні елементи для хірургічних роботизованих маніпуляторів. Цей надтонкий препрег з вуглецевого волокна може забезпечити одноманітну модель із поверхневою щільністю 15 грамів/квадратний метр і міцністю 24T, поєднану з медичним полімером, щоб задовольнити індивідуальні потреби «мала вага, достатня жорсткість і відсутність виділення шкідливих речовин»; У сфері транспортних засобів на альтернативних джерелах енергії, відповідаючи на попит на зменшення ваги акумуляторних блоків, моделі масою 10 грамів на квадратний метр можуть поєднуватися з металевими основами, щоб зменшити вагу акумуляторних блоків і водночас покращити їхню стійкість до ударів за рахунок стійкості до утворення тріщин, забезпечуючи безпеку руху.

5. Висока технологічна гнучкість і сумісність із основними технологіями формування композитних матеріалів

Незважаючи на значні переваги у продуктивності, цей надтонкий препрег із вуглецевого волокна зберігає високу технологічну пристосованість і сумісний із основними процесами виготовлення композитних матеріалів, такими як гаряче пресування, компресійне формування та автоматична укладка ниток, без необхідності модифікувати виробниче обладнання замовником. Під час процесу гарячого пресування надтонка шарова структура прискорює рух смоли та виведення повітря, зменшує залишкові бульбашки й підвищує якість формування композитних матеріалів; у процесі автоматичної укладки стрічки низька поверхнева густина полегшує прилягання препрегу до складних вигнутих поверхонь, зменшуючи ризик зминання шарів, що особливо підходить для автоматизованого виробництва складних конструкційних елементів у авіаційно-космічній промисловості.

У той же час оптимізовано зберігання та зручність використання продукту — завдяки вакуумній упаковці він може зберігатися понад 6 місяців при температурі -18 ℃ і готовий до використання без тривалого підігріву після вилучення, що скорочує час очікування виробництва; у порівнянні зі звичайним препрегом, його волокна менше схильні до облущування та розшарування під час процесу різання, що дозволяє знизити рівень відходів і краще контролювати виробничі витрати.