為應對高端裝備制造業(yè)對先進復合材料的產(chǎn)業(yè)化需求，解決傳統(tǒng)復合材料 “高成本”和“低制造效率”這兩大產(chǎn)業(yè)化發(fā)展核心問題，中航復合材料依托長期技術積累及資源優(yōu)勢，成功開發(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浸料體系，形成了從樹脂原材料合成、配方設計、樹脂配制以及預浸料制備以及制件快速成型等自主知識產(chǎn)權體系。

 

中航快速固化樹脂預浸料，廣泛應用于新能源汽車等領域

快速固化預浸料可實現(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)氧復材相當?？焖俟袒瘡秃喜牧弦淹ㄟ^大型客車立柱承力結構、連接板、引擎蓋、行李箱蓋、電池箱殼體等汽車零部件，以及無人機槳葉等民用飛機零部件的考核應用，減重40%～50%，極大地提高了產(chǎn)品的使用效能，拓展了復合材料的應用范圍。

 

一、突破快速固化樹脂配方及工程化生產(chǎn)技術

 

       復合材料快速固化的關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。項目采用獨特的分子設計及微包覆技術，開發(fā)出先進的潛伏型快速固化劑，以滿足樹脂快速固化及預浸料長儲存期的要求。

 

        同時，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程中，如果反應發(fā)生，將快速引發(fā)固化反應，樹脂體系會瞬時放出大量反應熱而引起樹脂體系爆聚，造成報廢損失。

 

        項目通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線，采用特殊的生產(chǎn)設備，嚴格控制工藝參數(shù)及時間，進行制備過程的穩(wěn)定化控制，實現(xiàn)快速固化樹脂規(guī)?；a(chǎn)應用，保證產(chǎn)品質量的一致性。

 

二、突破快速固化預浸料制備及工程化生產(chǎn)技術

 

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

 

        在對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上，通過對涂膠輥溫度、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，實現(xiàn)樹脂膠膜的連續(xù)可靠制備。

 

        在樹脂與纖維浸潤特性分析的基礎上，根據(jù)預浸機復合設備的特點，采用輔助浸潤及展紗裝置，確保纖維浸潤并展開，外觀良好，優(yōu)化預浸料制備工藝，實現(xiàn)預浸料工程化制備的質量與性能可靠控制。

 

中航快速固化樹脂預浸料，廣泛應用于新能源汽車等領域

快速固化預浸料工程化制備

 

三、突破快速固化復合材料成型技術

 

        復合材料成形工藝是制備高性能復合材料的關鍵技術。目前，汽車復合材料承力結構主要使用預浸料-熱壓罐法。為滿足未來零件制造效率的要求，積極開展快速模壓技術研制及驗證。

 

        項目根據(jù)快速固化復合材料的特點，深入分析快速固化預浸料的固化特性，開發(fā)復合材料快速成型設備，通過整體化的模壓模具設計，實現(xiàn)快速升降溫度，提高自動化水平。大型化、整體化復合材料結構，由于其本身結構及尺寸大，同時快速固化預浸料的傳熱及導熱速度快，制品不可避免會出現(xiàn)溫度場分布不均的現(xiàn)象，從而極易導致出現(xiàn)固化質量問題。

 

        固化成形后，復合材料構件隨著內(nèi)應力的釋放會變形，影響構件的最終外形尺寸，造成裝配困難。項目以實際汽車結構件為考核對象，研究優(yōu)化復合材料快速成形工藝，開發(fā)以模壓技術為基礎的復合材料快速成形技術，通過制件的考核驗證，提高復合材料制品質量及制造效率。

 

快速固化模壓工藝

 

四、快速固化復合材料應用考核

 

        目前，國內(nèi)汽車制造商已經(jīng)逐步開始了碳纖維復合材料在新能源汽車上的工程考核應用。依托中航復材與汽車和軌道交通領域各個大型企業(yè)建立的良好合作關系，快速固化預浸料在多個項目中獲得考核驗證。

 

        中航復材與汽車廠商合作開發(fā)的12米全復合材料車身的新能源客車，其立柱主承力結構由快速固化預浸料制備而成，隨整車完成路試、側翻等汽車行業(yè)考核驗證工作。

復合材料新能源客車上應用

 

        快速固化預浸料在某電動汽車電池箱、某新能源汽車引擎蓋、某無人機螺旋槳等汽車及民用航空領域獲得考核應用，獲得用戶的高度評價：“ACTECH?1201系列預浸料可實現(xiàn)快速固化成型，可在130℃～150℃、3～15分鐘完成固化，該預浸料鋪覆性好，室溫儲存期長，耐熱性良好（Tg≥140℃），復合材料生產(chǎn)周期可由原來的360分鐘縮短到50分鐘。通過改造模具和固化工藝可進一步縮短成型周期，以滿足大批量、快節(jié)奏生產(chǎn)的需要。”

快速固化復合材料應用

 

        目前，針對交通運輸及機械能源等領域對低成本、快節(jié)奏制造高性能復合材料的迫切需求，中航復材成功開發(fā)了ACTECH?1201快速固化樹脂預浸料技術，復合材料性能齊全，滿足復合材料設計部門需求，實現(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)十個系列的預浸料產(chǎn)品。

 

        同時，依托中航復材在復合材料的設計、制造、裝配以及性能檢測等方面的技術基礎，為客戶提供快速固化碳纖維復合材料在汽車輕量化等領域應用的一體化解決方案，可大幅降碳纖維復合材料成本，提升復合材料構件制造效率，推動我國碳纖維復合材料相關行業(yè)持續(xù)發(fā)展，促進國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)競爭力的提升。