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收藏 | 一文全面了解碳纖維預浸料

收藏 | 一文全面了解碳纖維預浸料

2019-07-02 14:06:34

東麗2017年初針對航空航天市場推出號稱世界上性能最好的新一代碳纖維預浸料,其拉伸強度和抗沖擊性能比上一代產品均提升了30%。

該產品解決了長久以來高模量和高韌性不可得兼的技術難題,可以耐受溫度極值(極高溫和極低溫),充分迎合了航空航天應用的技術需求和市場期待,在上述領域或將大有作為。

那么碳纖維預浸料究竟為何方神圣,待小編為大家慢慢道來。

什么是碳纖維預浸料

碳纖維預浸料生產工藝

碳纖維預浸料國內外發展現狀

碳纖維預浸料未來發展趨勢

什么是碳纖維預浸料

預浸料,是把基體(Matrix)浸漬在強化纖維(Reinforced Fiber)中制成的預浸片材產品,是復合材料的中間材料。

碳纖維預浸料是由增強體,如碳纖維紗、樹脂基體、離型紙等材料,經過涂膜、熱壓、冷卻、覆膜、卷取等工藝加工而成的復合材料,又名碳纖維預浸布。

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性能特點

強度高、密度?。禾祭w維預浸料的強度可以達到鋼材的6-12倍,密度只有鋼材四分之一

可塑性好:可根據模具形狀做成任何形狀,成型容易,便于加工

耐腐蝕,壽命長

碳纖維預浸料種類

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碳纖維預浸料的種類有單向碳纖維預浸料及編織碳纖維預浸料,單向碳纖維預浸料在纖維方向有最大的強度,通常用于有不同方向組合的疊層板,而編織碳纖維預浸料具有不同的編織方式,其強度在兩個方向約相等,可應用于不同的結構物。

應用領域

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廣泛應用于釣具、運動器材、體育用品、航空航天等領域, 軍事上用于制造火箭、導彈、衛星、雷達、防彈車、防彈衣等重要軍工產品。

碳纖維預浸料生產工藝

碳纖維預浸料生產工藝流程

由纖維束拼成所需的含量及寬度,然后經纖維架將纖維均勻的分開,同時樹脂加熱后涂布在上下離型紙上。

將纖維及涂布樹脂的上下離型紙同時導入滾輪中,纖維位于上下離型紙之間,借由滾輪的壓力將樹脂均勻的散布于纖維之間。

纖維含浸樹脂后經過冷卻或烘干,經捲取器捲取成捲軸狀。

碳纖維預浸料生產工藝流程圖

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碳纖維預浸料的主要生產方式

碳纖維預浸料主要有兩種方式:一種為直接將樹脂加熱,以降低其黏度,便于均勻散布于纖維之間,稱為熱溶法。另一種為將樹脂溶于溶劑中來降低黏度,待樹脂含浸纖維后再加熱使溶劑揮發,稱為溶液浸漬法。

熱熔膠法的制程,樹脂含量控制容易,可省略烘干的步驟,且無殘存的溶劑,但樹脂黏度較高,含浸纖維編織物時易造成纖維變形。溶劑法投資成本低,制程簡便,但是溶劑的使用易殘存于預浸布中,影響最終復合材料的強度,而且造成環境污染的問題。

目前碳纖維預浸料主要使用熱固性材料:環氧樹脂,由于預浸料的樹脂固化狀態為B-stage,因而捲取的預浸料需于低溫環境保存,碳纖維預浸料在室溫所能儲存的時間稱為儲存周期,如無低溫儲存條件,預浸料的制作量必須以在儲存周期內能夠使用完畢為原則。

碳纖維預浸料國內外發展現狀

碳纖維預浸料市場前景

碳纖維產業不僅包括聚合、原絲及碳纖維的生產過程,而且包括下游碳纖維預浸料的生產及復合材料的生產與應用。

據復合材料雜志ReinforcedPlastics援引的報告稱,到2019年,全球碳纖維預浸料市場將達40億美元,保持快速增長,復合增長率超過11%。由于生產成本的飛升和總需求的增長,碳纖維預浸料的價格將以更快的速度上漲。全球的預浸料供應商數量不斷上升,整體的市場充滿著創新的活力,產品性能有了更高的表現。

碳纖維預浸料主要企業

全世界最著名的碳纖維預浸料公司是Toray(東麗)、 Hexcel(赫氏)、Cytec(氰特)、Gurit(固瑞特)和TenCate。占有預浸料市場的大部分份額。

國內企業有中復神鷹碳纖維有限責任公司、江蘇恒神股份有限公司、沈陽中恒新材料有限公司、威海光威復合材料有限公司 、四川新萬興復合材料有限公司 、嘉興中寶碳纖維有限公司、江蘇澳盛復合材料科技有限公司等公司,雖同國外企業還存在很大差距,但已經在各領域取得了一定的成果,有效減少了對進口產品的依賴。

碳纖維預浸料未來發展趨勢

隨著碳纖維行業的發展,碳纖維預浸料產品在近幾年呈現了新的預浸發展趨勢。

大絲束碳纖維預浸料在工業領域的優勢日益明顯。

非熱壓罐工藝(OOA,Out of Autoclave)的預浸料大力發展,可大大降低預浸料后續固化成型的時間與成本。

針對不同應用的專用預浸料:如汽車領域,對零件短時間成型要求高,為滿足后續快速成型工藝,必須開發<5min的快速固化預浸料。

功能化的預浸料:在樹脂中混入納米碳管或短切碳纖維制成具有吸波功能的預浸料。

與其他材料共固化的預浸料:預浸料可以與灌注的樹脂共同固化,可以與SMC共同模壓固化,也可以用單向預浸料﹢織物預浸料﹢SMC共同模壓固化。

熱塑性碳纖維預浸料:無需冷庫倉存與運輸,后續成型工藝高效且方便,材料的韌性大,抗沖擊性能好,尤其可再生利用,符合節能減排綠色環保趨勢。


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