Препрег из углеродного волокна является важным промежуточным продуктом композиционных материалов, который состоит из матричных смол (таких как эпоксидные, фенольные, бисмалеимидные и т. д.) и армированных волокон (таких как углеродное волокно, стекловолокно, арамидное волокно, базальтовое волокно и т. д.).

Состав материала и преимущества препрега из углеродного волокна

Препрег из углеродного волокна в основном состоит из армирующих материалов (пряжа из углеродного волокна, эпоксидная смола) и разделительной бумаги и обрабатывается посредством таких процессов, как нанесение покрытия, горячее прессование, охлаждение, ламинирование и намотка. Его преимущества включают:

1. Хорошие механические свойства: прочность углеродного волокна может превышать прочность стали в 6–12 раз, а плотность составляет менее 1/4 плотности стали.

2. Мало дефектов продукции: препрег может снизить количество дефектов в процессе производства.

3. Точный контроль объемного содержания волокон: обеспечение постоянства эксплуатационных характеристик продукта.

4. Стабильные эксплуатационные и технологические характеристики: 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 (УД): 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. Тканевый препрег: включает в себя ткани полотняного переплетения, саржевого переплетения и ткани без извитости (мультиаксиальные ткани).

   ■ Полотняное переплетение: плохая производительность при укладке, высокая степень изгиба волокон.

   ■ Саржа: средняя производительность укладки, средняя степень изгиба волокон.

   ■ Ткань без складок: средняя производительность укладки, волокна не изгибаются.

Процесс приготовления препрега из углеродного волокна

1. Процесс на основе растворителя: подходит для приготовления тканевого препрега.

2. Двухэтапный процесс термореактивного препрега: включает в себя подготовку смоляной пленки и процесс пропитки, что является основным процессом.

   ■ Подготовка смоляной пленки: Полиэтиленовая пленка, смоляное покрытие, ролик, смоляная пленка, разделительная бумага

   ■ Пропитка: метод горячего расплава

3. Одноэтапный процесс: высокая эффективность производства, удобная и надежная эксплуатация, но большие потери материала, высокое потребление энергии.

Применение препрега из углеродного волокна

1. Процесс высокотемпературного отверждения в вакуумном мешке: применяется в аэрокосмической отрасли, ветроэнергетике, судостроении, автомобилестроении, внутренних деталях железнодорожного транспорта и т. д.

2. Автоклавный процесс: используется для высококачественных композитных изделий и конструкционных компонентов.

3. Процесс формования препрега (процесс ПКМ): подходит для производства изделий сложной формы.

4. Процесс намотки препреговой ленты/процесс редактирования предварительно пропитанной пряжи: применяется для удилищ, клюшек для гольфа, лыжных палок, сосудов высокого давления трубопроводов и т. д.

Выбор процесса

При выборе производственных процессов необходимо учитывать категорию продукта и требования заказчика к качеству и стоимости. А именно:

1. Процесс высокотемпературного отверждения в вакуумном мешке: подходит для изделий, требующих легкости, высокой прочности и высоких эксплуатационных характеристик, например, для аэрокосмической отрасли и ветроэнергетики.

2. Автоклавный процесс: подходит для производства высококачественных композитных изделий и структурных компонентов, которые могут обеспечить лучшую точность размеров и качество поверхности.

3. Процесс формования препрега (процесс ПКМ): подходит для крупносерийного производства изделий сложной формы, отличается высокой эффективностью производства и низкой себестоимостью.

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

Благодаря вышеизложенному введению мы видим, что препрег из углеродного волокна имеет широкий спектр применения в области композитных материалов. Его превосходные эксплуатационные характеристики и разнообразные процессы подготовки делают его одним из незаменимых материалов в современной промышленности.