在碳纖維行業(yè)中流行這樣一句話,“從原材料到碳纖維,價格從1變到3;把碳纖維加工成復合材料,價格可從3變到10”。不難看出,從碳纖維到復合材料,產(chǎn)業(yè)鏈延長,增加的附加值更多,最終碳纖維在復合材料中的成本將下降至20%~30%。
碳纖維織物與預(yù)浸料是碳纖維發(fā)展的中間環(huán)節(jié),是聯(lián)系生產(chǎn)與應(yīng)用的必經(jīng)之路,發(fā)展碳纖維預(yù)浸料勢在必行,也是拉長產(chǎn)業(yè)鏈和提高碳纖維附加值的有效手段。根據(jù)宜興天鳥與江山科技的發(fā)展經(jīng)驗,碳纖維預(yù)浸料與織物,屬新型高性能復合材料,屬國防軍工企業(yè)基礎(chǔ)材料,也是未來民用工業(yè)的先進替代材料。通用引進的寬度為1.2米的碳纖維預(yù)浸料生產(chǎn)線,既能滿足軍工所需,也能滿足民品應(yīng)用。
碳纖預(yù)浸料產(chǎn)品在近幾年呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢:
1、大絲束碳纖維預(yù)浸料在工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢凸顯。單向碳纖維預(yù)浸料面密度高達600 g/m2,這類厚重的預(yù)浸料大大提升了預(yù)浸和后續(xù)鋪放工藝的效率。在風電葉片與汽車領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
2、非熱壓罐工藝(OOA,Out of Autoclave)的預(yù)浸料大力發(fā)展。此成型工藝大大降低了預(yù)浸料后續(xù)固化成型的時間與成本,這些新型的預(yù)浸料可以采用較低成本的真空袋壓法、先進拉擠法和熱模壓法。產(chǎn)品如Hexcel的HexPly®M 56,Tencate的TC 250,Cytec的Cycom 532,ACG的MTM 44-1。
3、不同預(yù)浸料產(chǎn)品形態(tài)的出現(xiàn)。短切預(yù)浸料,可以采用經(jīng)濟型的模壓工藝,產(chǎn)品如Hexcel的He xmc,De n c a t e的MS系列產(chǎn)品;半預(yù)浸料,在預(yù)浸工藝時不需要完全―濕透‖纖維,在后續(xù)工藝中完成完全浸潤,產(chǎn)品如He x c e l的Hexfit。
4、針對不同應(yīng)用的專用預(yù)浸料。如汽車領(lǐng)域,對零件短時間成型要求高,為滿足后續(xù)快速成型工藝,必須開發(fā)<5 min的快速固化預(yù)浸料,產(chǎn)品如Hexcel的Hexply M77,可以在150 ℃下2min固化;為了滿足風電葉片支撐梁–厚層合
5、板的生產(chǎn),Gurit開發(fā)了SparPregTM,無需壓實和借助其他排氣織物,就可以獲得低孔隙率的層合板;在復合材料模具領(lǐng)域,各家也開發(fā)了相應(yīng)的預(yù)浸產(chǎn)品,如Hexcel的Hextool,ACG的DFormTM專業(yè)產(chǎn)品。
6、結(jié)構(gòu)與功能結(jié)合的預(yù)浸料。在樹脂中混入納米碳管或短切碳纖維,再浸潤碳纖維絲束或織物,形成具有吸波功能的預(yù)浸料。
7、與其他材料共固化的預(yù)浸料。預(yù)浸料可以與灌注的樹脂共同固化,可以與SMC共同模壓固化,也可以用單向預(yù)浸料﹢織物預(yù)浸料﹢SMC共同模壓固化
上面所述都是說的熱固性碳纖維預(yù)浸料,其實近年來國外熱塑性預(yù)浸料發(fā)展迅猛比如:德國Cetex研究所是從事紡織品半成品、功能件和高性能結(jié)構(gòu)之制造技術(shù)和設(shè)備研發(fā)的研究所,它附屬于德國克姆尼茨理工大學。該研究所的Ce-Preg®熱塑性預(yù)浸料是用連續(xù)纖維與熱塑性薄膜復合形成的的纖維復合材料半成品。