Kohlefaser-Prepreg ist ein Hochleistungs-Verbundwerkstoff, der aus Kohlefaser und Prepreg-Harzsystem besteht. Es ist ein wichtiges Zwischenprodukt im Herstellungsprozess von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen und findet breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Windenergie, bei Sportgeräten und in anderen Bereichen mit hohen Leistungsanforderungen.

Grundlegende Zusammensetzung

Kohlefaser-Prepreg besteht hauptsächlich aus zwei Teilen:

Verstärkung aus Kohlefaser: In der Regel werden hochfeste und hochmodulige Kohlenstofffasern als Verstärkung in einer bestimmten Anordnung (unidirektionale Anordnung oder Gewebeform) verwendet.

Prepreg-Harzsystem: einschließlich Matrixmaterialien wie Epoxidharz, Phenolharz, Polyimidharz, und können Zusatzstoffe wie Aushärtungsmittel, Zähigkeitsmittel, Flammschutzmittel usw. enthalten.

Herstellungsverfahren

Der Herstellungsprozess von Kohlefaser-Prepreg umfasst die folgenden Schritte:

• Vorbereitung der Kohlefasergewebe/Garne: Wählen Sie geeignete Kohlefasermaterialien aus und passen Sie deren Anordnung entsprechend der endgültigen Verwendung an.
• Vorbereitung des Harzsystems: Herstellung einer geeigneten Harzmatrix entsprechend den Leistungsanforderungen und Anpassung der Viskosität, Aushärtungstemperatur und anderer Parameter.
• Imprägnierungsverfahren: Die Kohlefaser wird durch Verfahren wie Beschichtung, Heißschmelzen oder Lösungsmittelimprägnierung gleichmäßig mit Harz imprägniert.
• Halbhärtende Behandlung: Durch Temperatur- und Zeitsteuerung erreicht das Harz den geeigneten "B-Stadium"-Zustand, d.h. den halbgehärteten Zustand, der für die Lagerung und die anschließende Verarbeitung geeignet ist.
• Aufwickeln/Schneiden: Das Prepreg wird gewickelt oder in geeignete Größen für die anschließende Formgebung geschnitten.

Merkmale

Carbonfaser-Prepreg hat die folgenden Hauptmerkmale:

• Hohe spezifische Festigkeit und hoher spezifischer Elastizitätsmodul: Die spezifische Festigkeit und der spezifische Modul übertreffen bei weitem die Werte von Metallwerkstoffen wie Stahl und Aluminiumlegierungen.
• Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit: Es wird durch allgemeine Umwelteinflüsse (wie Wasser, Säuren und Laugen) nicht beeinträchtigt.
• Gute Designfähigkeit: Die Leistung kann durch Anpassung des Legewinkels, der Anzahl der Schichten und des Harzsystems optimiert werden.
• Geringes Gewicht: Durch die geringe Dichte kann das Gewicht der Struktur erheblich reduziert werden, was sich besonders für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie eignet.
• Bequeme Verarbeitung: Es besitzt eine hohe Plastizität unter Erwärmungs- und Aushärtungsbedingungen und eignet sich für eine Vielzahl von Formgebungsverfahren, wie z. B. automatische Faserverlegung, Handverlegung und Autoklav.

Anwendungsbereiche

Kohlefaser-Prepregs werden aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihres geringen Gewichts in den folgenden Bereichen häufig eingesetzt:

• Luft- und Raumfahrt: Flugzeugrümpfe, Tragflächen, Motorhauben, Raketenteile, usw.
• Automobilbau: hochwertige Sportwagenkarosserien, Rahmen, Antriebswellen usw.
• Windenergieindustrie: Windturbinenblätter, insbesondere große Blätter.
• Sportartikel: Tennisschläger, Fahrradrahmen, Skier, Golfschläger, usw.
• Medizinische Ausrüstung: Röntgenbettplatten, Prothesen usw.

Vorsichtsmaßnahmen für Lagerung und Verwendung

• Lagerung bei niedrigen Temperaturen: im Allgemeinen unter -18°C, um ein vorzeitiges Aushärten des Harzes zu verhindern.
• Begrenzte Haltbarkeit: Die Leistung lässt in der Regel nach, wenn sie einige Wochen bei Raumtemperatur gelagert wird.
• Vermeiden Sie Feuchtigkeit: Kohlefaser ist feuchtigkeitsempfindlich, und die Aufnahme von Feuchtigkeit kann die Leistung des Endprodukts beeinträchtigen.

Entwicklungstendenz

• Umweltfreundliche Prepregs: Entwicklung umweltfreundlicher Harzsysteme mit geringen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC).
• Hochleistungs-Harzsysteme: Verbesserung der Hochtemperaturbeständigkeit, Zähigkeit und Selbstheilungsfähigkeit.
• Intelligente Fertigung: Kombiniert mit automatisierter Schichttechnik zur Verbesserung der Produktionseffizienz und Qualitätskontrolle.