Prepreg cure nhiệt độ thấp A-11

Prepreg sợi carbon đóng rắn ở nhiệt độ thấp: giải pháp đúc hiệu quả cho các lĩnh vực năng lượng mới và giao thông đường sắt

Sự cân bằng giữa "đúc hiệu quả" và "hiệu suất ổn định" luôn là một thách thức trong sản xuất các bộ phận cấu trúc composite quy mô lớn trong các lĩnh vực như xe năng lượng mới, điện gió, đường sắt cao tốc và các lĩnh vực khác. Sản phẩm prepreg sợi carbon đóng rắn ở nhiệt độ thấp của chúng tôi dựa trên hai dải nhiệt độ đóng rắn, 80 ℃ và 90 ℃, bao gồm hai dạng prepreg sợi carbon định hướng một chiều và prepreg vải sợi carbon. Với khả năng thấm ướt tốt, độ linh hoạt cao và tính chất cơ học vượt trội, sản phẩm tương thích với cả quy trình đúc ép nóng và đúc không ép nóng. Cung cấp lựa chọn vật liệu tiết kiệm năng lượng, hiệu quả cao và chất lượng tốt cho các bộ phận cấu trúc lớn như nắp cụm pin xe năng lượng mới, cánh tuabin gió và các bộ phận thân tàu đường sắt cao tốc, phá vỡ những hạn chế của prepreg đóng rắn nhiệt độ cao truyền thống về chi phí đúc và khả năng thích ứng quy trình.

Ưu thế cốt lõi: Ba đột phá về tạo hình tiêu thụ năng lượng thấp, độ thích ứng cao và hiệu suất ổn định

1. Đông cứng ở nhiệt độ thấp tại 80 ℃/90 ℃ giảm đáng kể mức tiêu thụ và chi phí năng lượng trong sản xuất

So với loại sợi carbon truyền thống có nhiệt độ đông cứng trên 120 ℃, hai dòng sản phẩm chính của sản phẩm này (dòng đông cứng ở 80 ℃ và dòng đông cứng ở 90 ℃) giảm cơ bản mức tiêu thụ năng lượng trong quá trình tạo hình. Lấy ví dụ sản xuất nắp hộp pin xe năng lượng mới, khi sử dụng dòng đông cứng ở 80 ℃, mức tiêu thụ năng lượng cho mỗi mẻ tạo hình giảm hơn 40% so với loại tiền ngâm truyền thống nhiệt độ cao; mặc dù dòng đông cứng ở 90 ℃ tiêu thụ năng lượng hơi cao hơn, nhưng lại tương thích với nhiều hệ thống nhựa hơn để đáp ứng yêu cầu hiệu suất cơ học cao hơn đối với các cánh tuabin gió và cấu kiện thân tàu cao tốc.

Việc đóng rắn ở nhiệt độ thấp không chỉ giảm chi phí tiêu thụ năng lượng mà còn làm giảm hao mòn thiết bị và các rủi ro trong sản xuất. Một mặt, môi trường nhiệt độ thấp có thể kéo dài tuổi thọ của các thiết bị gia nhiệt (như các bồn ép nóng và máy đúc) và giảm chi phí bảo trì thiết bị cho doanh nghiệp; Mặt khác, việc tránh biến dạng nhiệt do nhiệt độ cao gây ra cho vật liệu khiến phương pháp này đặc biệt phù hợp với các cấu kiện kết cấu lớn như cánh tuabin gió dài trên 10 mét. Quá trình đóng rắn ở nhiệt độ thấp có thể giảm ứng suất nhiệt ở các khu vực khác nhau, làm giảm khả năng nứt và cong vênh của sản phẩm thành phẩm, đồng thời quy trình đóng rắn ở nhiệt độ thấp không yêu cầu thời gian gia nhiệt kéo dài, rút ngắn chu kỳ sản xuất mỗi lô đơn lên tới 25%, đáp ứng nhịp độ sản xuất "quy mô lớn và giao hàng nhanh" trong các ngành như xe điện và điện gió.

2. Đa dạng hình thức sản phẩm, được điều chỉnh phù hợp với các yêu cầu hiệu suất của các bộ phận cấu trúc khác nhau

Gia đình sản phẩm bao gồm nhựa nền tiền ngâm sợi carbon một chiều và vải sợi carbon tiền ngâm, có thể lựa chọn linh hoạt tùy theo đặc điểm chịu lực và yêu cầu tạo hình của các bộ phận cấu trúc trong các lĩnh vực khác nhau, từ đó đạt được ưu thế thiết kế "phù hợp theo nhu cầu".

Vải sợi carbon định hướng một chiều: Sử dụng bố trí sợi carbon một chiều có độ thẳng cao, với độ đồng nhất phương sợi trên 99,5%, và có tính năng cơ học trục dọc nổi bật. Phù hợp cho các cấu kiện chịu tải một chiều như dầm chịu lực của nắp cụm pin xe năng lượng mới, dầm chính của cánh tuabin gió, và các bộ phận đỡ dọc thân tàu cao tốc. Mật độ của nó được kiểm soát nghiêm ngặt không dưới 5% để đảm bảo phân bố sợi đồng đều. Cường độ kéo 0° có thể đạt trên 1700MPa, và mô-đun kéo 0° vượt quá 115GPa, đáp ứng được yêu cầu cốt lõi "nhẹ + độ bền cao" đối với các cấu kiện lớn.

Vải sợi carbon tẩm nhựa: Dựa trên các loại vải dệt phẳng và vải dệt chéo, có tính chất đẳng hướng trong mặt phẳng tuyệt vời cùng khả năng chịu va chạm và chịu cắt tốt hơn. Phù hợp cho các bộ phận có hình dạng phức tạp và yêu cầu chịu lực đa hướng, như tấm bảo vệ khung gầm cho xe năng lượng mới, phần gốc cánh quạt tuabin gió, và khung nội thất cho tàu cao tốc. Cấu trúc vải làm tăng độ linh hoạt của vật liệu tẩm sẵn, cho phép nó bám sát các bề mặt khuôn phức tạp. Sau khi đúc, độ nhẵn bề mặt của chi tiết rất cao, không cần xử lý đánh bóng thêm, từ đó giảm tiếp chi phí quy trình sản xuất.

Hai dạng prepreg có thể được sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp để tạo lớp. Ví dụ, cánh tuabin gió có thể áp dụng thiết kế "prepreg một chiều (dầm chính) + prepreg dạng vải (phần gốc cánh)", nhằm cân bằng giữa độ bền trục và khả năng chịu cắt ở phần gốc, phát huy tối đa ưu điểm của các dạng sản phẩm khác nhau.

3. Khả năng thấm ướt và độ đồng đều vượt trội đảm bảo chất lượng khi tạo hình các bộ phận cấu trúc lớn

Vải sợi carbon ngâm tẩm nhiệt độ thấp này đạt được khả năng bao bọc hoàn toàn sợi carbon bằng cách tối ưu hóa công thức nhựa và quá trình thấm. Hệ thống nhựa sử dụng nhựa epoxy đã được cải tiến, có độ lưu động tốt và tính tương thích cao với sợi carbon. Nhựa có thể thấm sâu vào từng bó sợi carbon, giảm thiểu bọt khí và khuyết tật tại bề mặt tiếp xúc, đạt được độ đồng đều thấm trên 99%. Khả năng thấm ướt vượt trội không chỉ cải thiện tính chất cơ học của vật liệu composite mà còn nâng cao độ ổn định trong môi trường. Trong các chu kỳ nhiệt độ cao-thấp của phương tiện năng lượng mới (-40 ℃~85 ℃) và môi trường ẩm nóng ngoài trời của điện gió, tỷ lệ giữ lại tính năng cơ học của các bộ phận vẫn đạt trên 88%.

Sự phù hợp và độ chính xác là các chỉ số quan trọng trong việc tạo hình các bộ phận cấu trúc lớn, và sản phẩm này thể hiện xuất sắc trong khía cạnh này. Dù là nắp pin xe năng lượng mới dạng phẳng hay bộ phận thân tàu cao tốc cong phức tạp, vật liệu tiền ngâm tẩm (prepreg) đều có thể bám sát bề mặt khuôn mà không bị nhăn hay bong bóng khí. Lấy ví dụ quá trình tạo hình tấm vách hông thân tàu cao tốc (với bán kính cong hơn 2 mét), khi sử dụng vật liệu prepreg sợi carbon, độ bám dính đạt tới 99,2%, sai số kích thước của sản phẩm tạo hình được kiểm soát trong phạm vi ±0,5 mm, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ngành là ±1 mm, từ đó giảm thiểu công đoạn điều chỉnh trong lắp ráp sau đó.

4. Tương thích cả với quy trình ép nóng và không ép nóng, giúp giảm ngưỡng yêu cầu đối với thiết bị sản xuất

Đáp ứng sự khác biệt về cấu hình thiết bị giữa các doanh nghiệp khác nhau, sản phẩm tương thích hoàn hảo với cả quy trình tạo hình bằng ép nhiệt và quy trình tạo hình không dùng ép nhiệt (như đúc nén và tạo hình túi chân không), mà không cần doanh nghiệp phải sửa đổi thêm thiết bị, từ đó giảm đáng kể rào cản sản xuất.

Tạo hình ép nhiệt: phù hợp với các chi tiết yêu cầu độ chính xác và hiệu năng cực cao, ví dụ như các bộ phận cấu trúc chính của thân tàu cao tốc. Việc kiểm soát đồng đều áp lực (0,5~1,5MPa) và nhiệt độ trong quá trình ép nhiệt có thể cải thiện thêm hiệu quả thấm ướt của vật liệu tiền ngâm tẩm (prepreg), giảm khuyết tật bên trong và đảm bảo dao động tính năng cơ học của sản phẩm tạo hình thấp hơn 3%, đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của thiết bị cao cấp.

Định hình không dùng ép nhiệt: chẳng hạn như đúc nén, phù hợp để sản xuất hàng loạt nắp cụm pin xe năng lượng mới và cánh tuabin gió, với chi phí đầu tư thiết bị thấp và hiệu suất sản xuất cao; Phương pháp đúc túi chân không phù hợp với các chi tiết sản xuất số lượng nhỏ và quy mô lớn (ví dụ như cánh tuabin gió trên 15 mét), đạt được dòng chảy nhựa và thoát khí nhờ áp suất chân không âm, giảm 30% chi phí định hình so với công nghệ bồn ép nhiệt.

Trong cả hai quá trình, sản phẩm đều có thể duy trì hiệu quả đóng rắn ổn định - dòng đóng rắn ở 80 ℃ chỉ mất 60 phút để đóng rắn trong phương pháp đúc túi chân không; Dòng đóng rắn ở 90 ℃ có thể rút ngắn thời gian đóng rắn xuống còn 45 phút trong phương pháp đúc nén, cân bằng giữa hiệu suất và chất lượng.

5. Thiết kế phân biệt, xây dựng rào cản cạnh tranh trên thị trường

Trong số các sản phẩm prepreg đóng rắn ở nhiệt độ thấp cùng loại, một mặt, chúng tôi thực hiện đổi mới phân hóa trong công thức nhựa, lựa chọn sợi và hệ thống đóng rắn — ví dụ như bổ sung các thành phần chống lão hóa độc đáo vào nhựa, giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm trong môi trường ngoài trời của điện gió lên hơn 20 năm, vượt xa tuổi thọ trung bình 15 năm của các sản phẩm tương tự; Mặt khác, chúng tôi cung cấp dịch vụ tùy chỉnh linh hoạt có thể điều chỉnh nhiệt độ đóng rắn (ví dụ: các mẫu tùy chỉnh ở 85 ℃), mật độ bề mặt sợi (phủ toàn dải từ 100g/㎡ đến 800g/㎡) và hàm lượng nhựa (điều chỉnh được từ 35%~50%) theo nhu cầu của khách hàng, nhằm đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa trong các kịch bản phân khúc khác nhau như xe năng lượng mới, điện gió và đường sắt cao tốc, đồng thời tránh áp lực giá do cạnh tranh đồng nhất.