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趋势·碳纤维预浸料的行业发展

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在碳纤维行业中流行这样一句话,“从原材料到碳纤维,价格从1变到3;把碳纤维加工成复合材料,价格可从3变到10”。不难看出,从碳纤维到复合材料,产业链延长,增加的附加值更多,最终碳纤维在复合材料中的成本将下降至20%~30%。
碳纤维织物与预浸料是碳纤维发展的中间环节,是联系生产与应用的必经之路,发展碳纤维预浸料势在必行,也是拉长产业链和提高碳纤维附加值的有效手段。根据宜兴天鸟与江山科技的发展经验,碳纤维预浸料与织物,属新型高性能复合材料,属国防军工企业基础材料,也是未来民用工业的先进替代材料。通用引进的宽度为1.2米的碳纤维预浸料生产线,既能满足军工所需,也能满足民品应用。
碳纤预浸料产品在近几年呈现出新的发展趋势:
1、 大丝束碳纤维预浸料在工业领域的优势凸显。单向碳纤维预浸料面密度高达600 g/m2,这类厚重的预浸料大大提升了预浸和后续铺放工艺的效率。在风电叶片与汽车领域有广泛的应用。
2、 非热压罐工艺(OOA,Out of Autoclave)的预浸料大力发展。此成型工艺大大降低了预浸料后续固化成型的时间与成本,这些新型的预浸料可以采用较低成本的真空袋压法、先进拉挤法和热模压法。产品如Hexcel的HexPly®M 56,Tencate的TC 250,Cytec的Cycom 532,ACG的MTM 44-1。
3、 不同预浸料产品形态的出现。短切预浸料,可以采用经济型的模压工艺,产品如Hexcel的He xmc,De n c a t e的MS系列产品;半预浸料,在预浸工艺时不需要完全―湿透‖纤维,在后续工艺中完成完全浸润,产品如He x c e l的Hexfit。
4、 针对不同应用的专用预浸料。如汽车领域,对零件短时间成型要求高,为满足后续快速成型工艺,必须开发<5 min的快速固化预浸料,产品如Hexcel的Hexply M77,可以在150 ℃下2min固化;为了满足风电叶片支撑梁–厚层合
5、 板的生产,Gurit开发了SparPregTM,无需压实和借助其他排气织物,就可以获得低孔隙率的层合板;在复合材料模具领域,各家也开发了相应的预浸产品,如Hexcel的Hextool,ACG的DFormTM专业产品。
6、 结构与功能结合的预浸料。在树脂中混入纳米碳管或短切碳纤维,再浸润碳纤维丝束或织物,形成具有吸波功能的预浸料。
7、 与其他材料共固化的预浸料。预浸料可以与灌注的树脂共同固化,可以与SMC共同模压固化,也可以用单向预浸料﹢织物预浸料﹢SMC共同模压固化
上面所述都是说的热固性碳纤维预浸料,其实近年来国外热塑性预浸料发展迅猛比如:德国Cetex研究所是从事纺织品半成品、功能件和高性能结构之制造技术和设备研发的研究所,它附属于德国克姆尼茨理工大学。该研究所的Ce-Preg®热塑性预浸料是用连续纤维与热塑性薄膜复合形成的的纤维复合材料半成品。
热塑性预浸料与热固性预浸料相比,热塑性预浸料无需冷库仓存与运输,后续成型工艺高效且方便,材料的韧性大,抗冲击性能好,尤其可再生利用,符合节能减排绿色环保趋势。但热塑性预浸料存在的最大问题主要有4 个:一是热塑性树脂的高粘度导致与纤维的浸润非常困难;二是还没有合适的低成本、高效率和能保证质量的预浸料制备方法与装备;三是高性能热塑性树脂成型温度在350 ℃以上,预浸料及其复合材料制品成型工艺难度很大;四是高性能热塑性树脂与通用热固性树脂相比较价格太昂贵。目前国际上主要通过粉末喷涂、纤维混纺、薄膜辊压等工艺,获取了不同树脂质量分数精度的热塑性预浸料,分别满足各类成型应用的需要。
来源:高性能纤维复材资讯   作者:安石

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来源:碳纤维生产技术
复合材料通用汽车材料纺织模具
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首次发布时间:2024-07-18
最近编辑:5月前
碳纤维生产技术
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聚焦·两种碳纤维动力箱体的应用要求

工业领域中,用于新能源汽车的碳纤维复合材料动力电池箱和用于装甲车/无人机等的碳纤维复合材料油箱是碳纤维复合材料用于箱体部件的两种主要形式。但是在具体的应用中,碳纤维箱体对复合材料的基体选择、预浸料的铺层设计和模压工艺都提出了不同的要求。碳纤维复合材料电池箱:碳纤维电池箱体动力电池箱是电动汽车的重要零部件,动力电池箱体是用来保护动力电池正常运转的外部零件,不仅要防水防尘,还需要具有一定的耐腐蚀性,以应对多样化的工作环境。作为承载件,它必须具备一定的强度和耐疲劳性,作为车载件,它还需有良好的抗震动和冲击性能。与传统的金属电池箱体相比,采用碳纤维复合材料制作的箱体自重可以减轻50%以上,有效减少了油耗,提升了汽车动力系统的利用效率,使电动汽车在减少碳排放方面更具有话语权。碳纤维电池箱体无锡智上新材提供动力电池箱的箱体包括上箱盖、下箱体、托架等部件,由于电池箱的受力主要来自于电池组的重量,所以对电池箱下箱体的结构强度要求较高,这也是最有技术难度的地方。碳纤维零部件厂商无锡智上新材根据自己的实际制作经验,认为可以通过有效的碳纤维复合材料铺层设计使下箱体得到有效增强。可以按照载荷分量的实际分布确定碳纤维的取向,最大限度低利用碳纤维的高强度特性更好地承担电池组的载荷。也可以通过相应的铺层设计和有针对性的剪裁,使碳纤维复合材料在特定的位置通过增加厚度形成电池下箱体所需的刚度。碳纤维复合材料油箱:碳纤维复合材料油箱与金属油箱相比,最大的优势就是轻量化效果显著,同样的储油量,箱体质量可减轻25%-35%。但要达到实际应用要求,碳纤维复合材料油箱还需要采用一次成型技术和进一步对树脂基体进行选择,才能实现金属油箱同等的密封性和耐压能力,在防渗漏方面提供足够的保障性。如果油箱需要焊接,不能一次成型,在长时间的车载振动中就有可能产生开裂现象,哪怕是少量的渗漏,都有可能造成极大的危害。因此,无锡智上新材强调,采用碳纤维复合材料制作装甲车等特殊车体的油箱时,必须采用一体成型的工艺,确保无缝隙无开裂隐患。特种车辆用碳纤维油箱其次,因为油箱必须长期浸入柴油、汽油等燃料,所以油箱材料必须具有较强的耐油性,采用碳纤维复合材料制作油箱时,必须选择耐油性好的树脂基体,保证其不会被油溶解,力学性能不会因此而降低。除了装甲车等特种车体外,碳纤维复合材料油箱还可以应用在小型直升机和无人机上,既能解决传统金属油箱厚重、环境适应性差等应用受限问题,还能有效提升机体的储油量和续航时间。来源:新材发现特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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