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碳纤维预浸料的行业发展

2020-04-20 15:21:12 admin 20

核心提示: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。