為應(yīng)對(duì)高端裝備制造業(yè)對(duì)先進(jìn)復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化需求，解決傳統(tǒng)復(fù)合材料 “高成本”和“低制造效率”這兩大產(chǎn)業(yè)化發(fā)展核心問(wèn)題，中航復(fù)合材料依托長(zhǎng)期技術(shù)積累及資源優(yōu)勢(shì)，成功開(kāi)發(fā)出適用于連續(xù)化高效生產(chǎn)的ACTECH?1201系列低成本快速固化樹脂及預(yù)浸料體系，形成了從樹脂原材料合成、配方設(shè)計(jì)、樹脂配制以及預(yù)浸料制備以及制件快速成型等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

 

中航快速固化樹脂預(yù)浸料，廣泛應(yīng)用于新能源汽車等領(lǐng)域

快速固化預(yù)浸料可實(shí)現(xiàn)5分鐘內(nèi)快速固化，成型周期縮短90%以上，材料性能優(yōu)良，與航空用中溫環(huán)氧復(fù)材相當(dāng)?？焖俟袒瘡?fù)合材料已通過(guò)大型客車立柱承力結(jié)構(gòu)、連接板、引擎蓋、行李箱蓋、電池箱殼體等汽車零部件，以及無(wú)人機(jī)槳葉等民用飛機(jī)零部件的考核應(yīng)用，減重40%～50%，極大地提高了產(chǎn)品的使用效能，拓展了復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。

 

一、突破快速固化樹脂配方及工程化生產(chǎn)技術(shù)

 

       復(fù)合材料快速固化的關(guān)鍵是快速固化樹脂的合成配制。樹脂固化劑是決定樹脂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和固化產(chǎn)物特性的關(guān)鍵組分。

 

       根據(jù)快速固化樹脂工藝的特性，固化劑需要在100℃～150℃引發(fā)，而且能在10分鐘左右快速固化而不發(fā)生爆聚。項(xiàng)目采用獨(dú)特的分子設(shè)計(jì)及微包覆技術(shù)，開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的潛伏型快速固化劑，以滿足樹脂快速固化及預(yù)浸料長(zhǎng)儲(chǔ)存期的要求。

 

        同時(shí)，由于體系中引入了潛伏性的快速固化引發(fā)劑，在快速固化樹脂的工程化合成配制過(guò)程中，如果反應(yīng)發(fā)生，將快速引發(fā)固化反應(yīng)，樹脂體系會(huì)瞬時(shí)放出大量反應(yīng)熱而引起樹脂體系爆聚，造成報(bào)廢損失。

 

        項(xiàng)目通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線，采用特殊的生產(chǎn)設(shè)備，嚴(yán)格控制工藝參數(shù)及時(shí)間，進(jìn)行制備過(guò)程的穩(wěn)定化控制，實(shí)現(xiàn)快速固化樹脂規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

 

二、突破快速固化預(yù)浸料制備及工程化生產(chǎn)技術(shù)

 

        項(xiàng)目突破快速固化大絲束、大克重比碳纖維預(yù)浸料精確制備技術(shù)。由于纖維絲束大，碳纖維單位面積克重比明顯提高，樹脂浸潤(rùn)纖維的速率及樹脂浸潤(rùn)均勻性將會(huì)受到影響，因此必須控制膠膜穩(wěn)定性及均勻性，提高預(yù)浸料制備過(guò)程中纖維浸潤(rùn)樹脂效率。

 

        在對(duì)快速固化樹脂固化特性、流變特性、粘性以及成膜工藝性等研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)涂膠輥溫度、間隙，壓輥的溫度、壓力，以及速比等參數(shù)的調(diào)節(jié)，優(yōu)化膠膜制備溫度速度、厚度及厚度均勻性等，實(shí)現(xiàn)樹脂膠膜的連續(xù)可靠制備。

 

        在樹脂與纖維浸潤(rùn)特性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)浸機(jī)復(fù)合設(shè)備的特點(diǎn)，采用輔助浸潤(rùn)及展紗裝置，確保纖維浸潤(rùn)并展開(kāi)，外觀良好，優(yōu)化預(yù)浸料制備工藝，實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料工程化制備的質(zhì)量與性能可靠控制。

 

中航快速固化樹脂預(yù)浸料，廣泛應(yīng)用于新能源汽車等領(lǐng)域

快速固化預(yù)浸料工程化制備

 

三、突破快速固化復(fù)合材料成型技術(shù)

 

        復(fù)合材料成形工藝是制備高性能復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)。目前，汽車復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)主要使用預(yù)浸料-熱壓罐法。為滿足未來(lái)零件制造效率的要求，積極開(kāi)展快速模壓技術(shù)研制及驗(yàn)證。

 

        項(xiàng)目根據(jù)快速固化復(fù)合材料的特點(diǎn)，深入分析快速固化預(yù)浸料的固化特性，開(kāi)發(fā)復(fù)合材料快速成型設(shè)備，通過(guò)整體化的模壓模具設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速升降溫度，提高自動(dòng)化水平。大型化、整體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，由于其本身結(jié)構(gòu)及尺寸大，同時(shí)快速固化預(yù)浸料的傳熱及導(dǎo)熱速度快，制品不可避免會(huì)出現(xiàn)溫度場(chǎng)分布不均的現(xiàn)象，從而極易導(dǎo)致出現(xiàn)固化質(zhì)量問(wèn)題。

 

        固化成形后，復(fù)合材料構(gòu)件隨著內(nèi)應(yīng)力的釋放會(huì)變形，影響構(gòu)件的最終外形尺寸，造成裝配困難。項(xiàng)目以實(shí)際汽車結(jié)構(gòu)件為考核對(duì)象，研究?jī)?yōu)化復(fù)合材料快速成形工藝，開(kāi)發(fā)以模壓技術(shù)為基礎(chǔ)的復(fù)合材料快速成形技術(shù)，通過(guò)制件的考核驗(yàn)證，提高復(fù)合材料制品質(zhì)量及制造效率。

 

快速固化模壓工藝

 

四、快速固化復(fù)合材料應(yīng)用考核

 

        目前，國(guó)內(nèi)汽車制造商已經(jīng)逐步開(kāi)始了碳纖維復(fù)合材料在新能源汽車上的工程考核應(yīng)用。依托中航復(fù)材與汽車和軌道交通領(lǐng)域各個(gè)大型企業(yè)建立的良好合作關(guān)系，快速固化預(yù)浸料在多個(gè)項(xiàng)目中獲得考核驗(yàn)證。

 

        中航復(fù)材與汽車廠商合作開(kāi)發(fā)的12米全復(fù)合材料車身的新能源客車，其立柱主承力結(jié)構(gòu)由快速固化預(yù)浸料制備而成，隨整車完成路試、側(cè)翻等汽車行業(yè)考核驗(yàn)證工作。

復(fù)合材料新能源客車上應(yīng)用

 

        快速固化預(yù)浸料在某電動(dòng)汽車電池箱、某新能源汽車引擎蓋、某無(wú)人機(jī)螺旋槳等汽車及民用航空領(lǐng)域獲得考核應(yīng)用，獲得用戶的高度評(píng)價(jià)：“ACTECH?1201系列預(yù)浸料可實(shí)現(xiàn)快速固化成型，可在130℃～150℃、3～15分鐘完成固化，該預(yù)浸料鋪覆性好，室溫儲(chǔ)存期長(zhǎng)，耐熱性良好（Tg≥140℃），復(fù)合材料生產(chǎn)周期可由原來(lái)的360分鐘縮短到50分鐘。通過(guò)改造模具和固化工藝可進(jìn)一步縮短成型周期，以滿足大批量、快節(jié)奏生產(chǎn)的需要。”

快速固化復(fù)合材料應(yīng)用

 

        目前，針對(duì)交通運(yùn)輸及機(jī)械能源等領(lǐng)域?qū)Φ统杀尽⒖旃?jié)奏制造高性能復(fù)合材料的迫切需求，中航復(fù)材成功開(kāi)發(fā)了ACTECH?1201快速固化樹脂預(yù)浸料技術(shù)，復(fù)合材料性能齊全，滿足復(fù)合材料設(shè)計(jì)部門需求，實(shí)現(xiàn)了工程化大規(guī)模生產(chǎn)，可提供包括碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維及織物在內(nèi)的數(shù)十個(gè)系列的預(yù)浸料產(chǎn)品。

 

        同時(shí)，依托中航復(fù)材在復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制造、裝配以及性能檢測(cè)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)，為客戶提供快速固化碳纖維復(fù)合材料在汽車輕量化等領(lǐng)域應(yīng)用的一體化解決方案，可大幅降碳纖維復(fù)合材料成本，提升復(fù)合材料構(gòu)件制造效率，推動(dòng)我國(guó)碳纖維復(fù)合材料相關(guān)行業(yè)持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。