Препрег из углеродного волокна является важным промежуточным продуктом композитных материалов, состоящим из матричных смол (таких как эпоксидные, фенольные, бисмалеимидные и др.) и армирующего волокна (такого как углеродное волокно, стекловолокно, арамидное волокно, базальтовое волокно и др.).

Материальный состав и преимущества препрега из углеродного волокна.

Препрег из углеродного волокна в основном состоит из армирующих материалов (нити из углеродного волокна, эпоксидной смолы) и разделительной бумаги и обрабатывается с помощью таких процессов, как нанесение покрытия, горячее прессование, охлаждение, ламинирование и намотка. К его преимуществам относятся:

1. Хорошие механические свойства: прочность углеродного волокна может достигать 6-12 раз большей, чем у стали, при этом его плотность составляет менее 1/4 от плотности стали.

2. Мало дефектов продукции: Препрег позволяет снизить количество дефектов в процессе производства.

3. Точный контроль содержания волокон по объему: обеспечение стабильности характеристик продукта.

4. Стабильные рабочие характеристики и технологические параметры: подходит для крупномасштабного производства.

5. Оптимальное соотношение производительности и веса: сочетает в себе высокую прочность и малый вес.

Классификация препрегов из углеродного волокна

1. Однонаправленный препрег (UD): Волокна расположены в одном направлении и подходят для применений, требующих высокой прочности и жесткости.

   ■ 12K: 50~400 г/м²

   ■ 16K: 75~560 г/м²

   ■ 24K: 75~400 г/м²

   ■ 48K или 50K: 150~600 г/м²

2. Тканевые препреги: включают ткани простого переплетения, саржевого переплетения и ткани без гофрирования (многоосные ткани).

   ■ Простое плетение: Плохие эксплуатационные характеристики, высокая скорость изгиба волокон.

   ■ Саржевое плетение: средние эксплуатационные характеристики при укладке дорожного покрытия, средняя скорость изгиба волокон.

   ■ Неизгибная ткань: Средняя износостойкость при укладке дорожного покрытия, отсутствие изгиба волокон.

Процесс получения препрега из углеродного волокна

1. Процесс на основе растворителя: подходит для получения тканевых препрегов.

2. Двухэтапный процесс получения термореактивных препрегов: включает подготовку полимерной пленки и процесс пропитки, что является основным методом.

   ■ Подготовка полимерной пленки: полиэтиленовая пленка, валик для нанесения полимерного покрытия, разделительная бумага для полимерной пленки.

   ■ Пропитка: метод горячего расплава

3. Одноэтапный процесс: высокая эффективность производства, удобство и надежность в эксплуатации, но большие потери материала, высокое энергопотребление.

Применение препрега из углеродного волокна

1. Процесс высокотемпературной вакуумной формовки: применяется в аэрокосмической, ветроэнергетической, судостроительной, автомобильной, железнодорожной отраслях, а также для изготовления внутренних деталей и т.д.

2. Автоклавирование: используется для производства высококачественных композитных изделий и конструкционных элементов.

3. Процесс формования препрегов (процесс PCM): подходит для производства изделий сложной формы.

4. Процесс намотки препреговой ленты/процесс обработки предварительно пропитанной пряжи: применяется для изготовления рыболовных удочек, клюшек для гольфа, лыжных палок, трубопроводов высокого давления и т. д.

Выбор процесса

При выборе производственных процессов необходимо учитывать категорию продукции, а также требования заказчика к качеству и стоимости. В частности:

1. Процесс высокотемпературной вакуумной полимеризации: подходит для изделий, требующих легкости, высокой прочности и высоких эксплуатационных характеристик, например, в аэрокосмической и ветроэнергетической отраслях.

2. Автоклавный процесс: подходит для производства высококачественных композитных изделий и конструкционных элементов, обеспечивая более высокую точность размеров и качество поверхности.

3. Процесс формования препрегов (процесс PCM): подходит для крупномасштабного производства изделий сложной формы, отличается высокой производительностью и низкой себестоимостью.

4. Процесс намотки препреговой ленты/процесс обработки предварительно пропитанной пряжи: подходит для производства длинных полосовых или трубчатых изделий, таких как рыболовные удочки, клюшки для гольфа и сосуды высокого давления для трубопроводов.

Из вышеизложенного следует, что препрег из углеродного волокна имеет широкий спектр применения в области композитных материалов. Его превосходные характеристики и разнообразные процессы получения делают его одним из незаменимых материалов в современной промышленности.