О препрегах

Углеродное волокно является важным материалом во многих отраслях промышленности, обладающим прочностью, позволяющей заменить металл, несмотря на его малый вес и отличную формуемость. Однако углеродное волокно - это не единый материал. Различные композитные материалы имеют очень разный рисунок переплетения и могут быть получены различными методами обработки.

Препреговые углеродные волокна - это те, которые уже были предварительно пропитаны смолой перед отправкой клиентам. Это упрощает процесс формования и позволяет получить материал, который после отверждения становится легким, прочным и термостойким. Эти композиты обладают впечатляющими эксплуатационными характеристиками, которые оправдывают их использование в самолетах, спортивных автомобилях, протезировании и других требовательных областях применения.

Углеродное волокно - это прочный материал, состоящий из кристаллических волокон на основе углерода. Эти волокна соединяются вместе, затем либо сплетаются в ткань, либо используются непосредственно для усиления полимерной матрицы. В любом случае углеродные волокна обычно используются как часть композита, который сочетает углеродные волокна со смолой. Соединение углеродных волокон со смолой создает прочный композит, который может заменить металл во многих промышленных условиях. Композитные материалы из углеродного волокна могут обладать вдвое большей прочностью, чем сталь, всего при 25% своего веса, поэтому они являются отличной альтернативой в автомобильной, аэрокосмической и других областях применения, чувствительных к весу.

Препрег из углеродного волокна конкретно относится к ткани из углеродного волокна, которая была предварительно пропитана смолой перед отправкой. Наиболее распространенным выбором является эпоксидная смола, универсальный пластик с благоприятными свойствами при сжатии и сдвиге. Однако материалы препрега могут содержать различные типы смол, распределенных в разных соотношениях. Они также могут иметь различные конфигурации волокон, включая как тканые, так и нетканые конструкции. Эти переменные влияют на вес и эксплуатационные характеристики конечного композита.

С препрегом из углеродного волокна чрезвычайно легко работать. Производители могут легко резать, сгибать и формировать препрег для достижения желаемой формы. В зависимости от конкретной используемой смолы для отверждения материала обычно требуется сочетание тепла и давления.

Препрег из углеродного волокна A-стадии и B-стадии

Отверждение композита из термореактивной смолы происходит в три этапа. Как правило, препреги поставляются на стадии B, которая влияет на то, как следует обращаться с материалами, хранить их и формировать.

• Этап A. Первый этап заключается в простом смешивании смолы и отвердителя. На этапе A фактическая химическая реакция еще не началась.
• Стадия B. На стадии B реакция отверждения началась, но материал затвердел не полностью. Поскольку разные смолы имеют разные методы отверждения, эта стадия может начинаться по-разному. Например, в системе отверждения на основе растворителя нагревание приведет к удалению части растворителя и началу процесса отверждения. На этом этапе смесь загустела и стала более липкой, но отверждалась не полностью. Замораживание материала приведет к остановке системы B-ступени для последующего отверждения.

Стадия С. На стадии С смола полностью отверждается. Для многих термореактивных смол это требует использования печи или автоклава.

Тканые или Однонаправленное углеродное волокно

Материалы из углеродного волокна могут быть классифицированы как тканые или однонаправленные, в зависимости от способа их формирования. Однонаправленное углеродное волокно является нетканым, поэтому оно не имеет никакого рисунка переплетения. Вместо этого его волокна лежат параллельно друг другу без зазоров. Такой метод изготовления максимизирует потенциал растяжения в продольном направлении, поэтому он идеально подходит для применений, требующих прочности в одном направлении. Однако во многих областях применения композитные материалы подвергаются воздействию разнонаправленных растягивающих сил. Тканые углеродные волокна более подходят для этих применений. Тканые ткани также, как правило, более обрабатываемы, чем однонаправленные волокна.

Распространенные схемы плетения

Тканые материалы из углеродного волокна могут быть дополнительно классифицированы на основе их переплетения или рисунка, используемого для соединения волокон в ткань. Эти различия носят не только эстетический характер — разные переплетения сильно отличаются друг от друга, но они также обладают отличными эксплуатационными характеристиками. Соответственно, некоторые переплетения более подходят для определенных применений, чем другие.

Сначала волокна объединяются в группы, называемые жгутами, 3K и 12K - это стандартные промышленные жгуты волокон, состоящие из 3000 и 12000 волокон, плотно упакованных вместе. Способ соединения этих жгутов определяет прочность, стабильность и формуемость ткани.

• Полотняного переплетения. Самое простое переплетение углеродного волокна известно как полотняное переплетение. Полотняное переплетение образуется путем перекрещивания жгутов по схеме "один поверх, один под", создавая шахматную доску, которую можно увидеть на многих тканых тканях. Эти материалы прочны и высокостабильны, но они не очень податливы. Обычное тканое углеродное волокно лучше всего подходит для компонентов, которые имеют плоскую форму или лишь слегка очерчены.
• Саржевое переплетение. Как и полотняное переплетение, саржевое переплетение получается в результате прохождения жгутов с равномерным рисунком поверх / под. Однако вместо того, чтобы проходить через один жгут, каждая прядь проходит через несколько жгутов, а затем через одинаковое количество жгутов. Обычно это делается в виде рисунка "два поверх" и "два под", но также распространены саржевые полотна размером 4 х 4. В любом случае результирующий рисунок выглядит как ряды прямоугольников, идущие по диагонали вверх по ткани. Саржевые ткани легче поддаются формованию, чем обычные ткани, поэтому их можно использовать для придания более сложных форм. Однако это означает, что они не такие жесткие и стабильные, как обычные ткани.

Распределите жгутовые переплетения

“Растянутый жгут” не описывает конкретный рисунок переплетения. Вместо этого он относится к тканям, сотканным с более широкими и тонкими жгутами, чем обычно, которые можно комбинировать в узоры переплетения, описанные выше. Эти “расправленные жгуты” создают более гладкие и легкие ткани, поскольку они распределяют нагрузку более равномерно, чем стандартные жгуты. Любой тканый материал имеет угол обжима, который представляет собой угол, образующийся при пересечении волокон. Напряжение может концентрироваться в этих местах пересечения, изменяя прочность ткани. Растягивание жгутов создает более мелкие изгибы, которые накапливают меньшее напряжение.

Применение препрегового углеродного волокна

С материалами препрега легко работать, при этом они обладают весьма благоприятными механическими свойствами. Они также могут быть более безопасными и безвредными, чем другие методы получения смолы. Препреги из углеродного волокна, в частности, известны своей прочностью, жесткостью и устойчивостью как к химическим веществам, так и к экстремальным температурам. Эти свойства в сочетании с чрезвычайно малым весом углеродного волокна приносят пользу как военным, так и промышленным применениям, включая:

• Интерьеры самолетов
• Аэрокосмические компоненты
• Экранирование и усиление
• Грузовые лайнеры и настил самолета
• Высококачественные автомобильные детали и компоненты
• Компоненты для электромобилей и беспилотных летательных аппаратов
• Высокотемпературные компоненты
• Протезирование и медицинские устройства

Мы может помочь вам определить, какой препрег лучше всего подходит для вашего применения.