1. Новизна методов пропитки

При работе с высоковязкими термопластичными смолами традиционные методы часто оказываются недостаточно эффективными с точки зрения текучести смолы и смачивания волокон. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали метод суспензионного горячего расплава и ультразвуковую пропитку. При использовании метода суспензионного горячего расплава порошок смолы диспергируется в водной суспензии, а ультразвуковая кавитация способствует расширению волокон и равномерному внедрению гранул смолы между волокнами. Последующее высокотемпературное плавление и консолидация обеспечивают крупномасштабное производство высокоэффективных смол, таких как PEEK и PPS. Этот экологически чистый процесс позволяет вести непрерывное производство, повышая однородность препрега и улучшая его механические характеристики. Ультразвуковая пропитка с использованием высокочастотных колебаний снижает поверхностное натяжение смолы, улучшая ее инфильтрацию, уменьшая пористость и повышая прочность межфазного соединения.

2. Усовершенствованные методы распространения волокна

Традиционные методы распределения могут повредить волокна, ухудшив механические характеристики. Исследователи разработали комбинированный метод механического и воздушного распределения. Механическое распределение достигается путем поперечного смещения за счет сжатия и трения, а при распределении воздушным потоком сжатый воздух распыляется и изгибает волокна, расширяя их без прямого контакта. Такой двойной подход повышает равномерность распределения волокон и снижает их повреждение, закладывая основу для производства высокоэффективных препрегов.

3. Инновационные системы смол

Выбор и модификация систем смол имеют решающее значение для характеристик препрегов. Для высоковязких смол, таких как PEEK и PPS, исследователи разработали низкоплавкие сополимеры и технологии модификации нанонаполнителей. Низкоплавкие сополимеры снижают вязкость расплава смолы и повышают текучесть за счет включения гибких сегментов, а нанонаполнители улучшают механическую и термическую прочность за счет укрепления межфазного соединения смолы и волокна. Кроме того, были разработаны термостойкие термопластичные добавки. Эти агенты улучшают совместимость смолы и углеродного волокна за счет молекулярного дизайна, значительно повышая прочность на сдвиг.

4. Оборудование для умного производства

Для обеспечения непрерывного и автоматизированного производства было разработано интеллектуальное подготовительное оборудование. Эти интегрированные системы сочетают в себе модули распределения волокна, пропитки смолой и намотки препрега. Точно регулируя температуру, давление и скорость, они автоматизируют и интеллектуализируют процесс подготовки препрега. Например, в интеллектуальных машинах для пропитки расплавом используются шнековые экструдеры для расплавления смолы, пропитки за счет динамического контакта формы с волокном и производства препрегов путем охлаждения, вытягивания и намотки. Это оборудование повышает эффективность производства и обеспечивает стабильное качество препрегов.