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國產碳纖維預浸料發展和復材制件韌性提升

發布日期：2021-05-08 作者：大連義邦科技瀏覽數：11007

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預浸料生產工藝已發展成了一種專門的工藝技術，實現了生產的專業化和自動化，是纖維復合材料技術發展的一個重要方面。

預浸料是原材料和最終復合材料制品之間的一種中間產品，它的制造方法主要是將連續整齊平行的增強纖維牽引，通過與樹脂基體充分浸潤收卷成卷材。預浸料是熱壓罐、模壓、袋壓、卷制等工藝中極其重要的中間材料。

國內高性能碳纖維經過十余年的研發，已先后突破T800級、T1000級高強中模碳纖維關鍵制備技術，國產M40J、M50J、M55J、M60J、M65J級高模碳纖維關鍵制備技術，以及國產M30X、M40型新型高強度高模碳纖維關鍵技術。但是目前國產預浸料在發展過程中普遍會存在復合材料拉伸強度及壓縮強度較低，雖然T700、T800、等碳纖維增強復合材料拉伸強度雖然獲得大幅提升，但是壓縮強度增加不明顯，導致復合材料壓拉比逐漸下降。

“設計是主導，材料是基礎，工藝是關鍵”。從當前航空航天使用復合材料來看，航空復合材料在材料方面，飛機主承力結構具備高韌性特性的復合材料是未來發展的主導，所以提高復合材料的韌性一直是國內外復合材料領域所關注的問題。

當今應用于航空航天先進的復合材料多以碳纖維作為主體，熱固性樹脂作為基體，而環氧樹脂又是熱固性樹脂體系中應用作為廣泛的，目前普遍采用沖擊后壓縮強度CAI值來表征復合材料的韌性，因此國內外預浸料多以采用增韌樹脂的情況下來提高碳纖維復合材料的CAI。在航空航天中CAI值低于193MPa為低韌性，193～255MPa為韌性復合材料，大于255MPa為高韌性復合材料。

復合材料CAI的提升，目前多采用以增強樹脂韌性的形式，但既不改變復合材料的重量和厚度的增韌材料國內相對較少，輕薄的預浸料是復合材料未來發展的趨勢，以大連義邦Xantu. Layr納米纖維增韌膜為例，可與預浸料合二為一，在某些情況下，CAI沖擊強度提高20％，抗脫層性提高170％，疲勞壽命可提高400％，最主要的是不會增加原設計的厚度和重量，是提升環氧樹脂基復合材料韌性并提升CAI值的理想材料之一。

Xantu. Layr納米纖維增韌膜可與預浸料合二為一，不會增加原設計的厚度和重量

目前國外較為先進的戰機如F22和F35其復合材料占飛機結構整體重量的26%，其復合材料主要用于F22機身、機翼、襟翼、垂尾、副翼、口蓋、起落架艙門等，F35主要應用于機身、機翼、進氣道、操縱面、副翼、垂危等，歐洲EF-2000預浸料用料更是達到了35%-40%，民航新型大型客機更是達到了50%-52%，除一些特殊機身主要承力結構，已基本上實現了全復合材料化。

雖然國內預浸料企業和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，相信隨著新材料、新技術的不斷應用，可以有效減少了對進口產品的依賴。

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