1、高性能预浸料及其在民品市场中的应用介绍 恒神股份,波音787,8/17/2022,碳纤维是战略性基础原材料,也是实现低碳经济的高新技术材料，具有高强(抗破坏性)、高模(抗变形能力)特性，强度高于钢,质量轻于铝。碳纤维复合材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此，碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目。,航天飞机、火箭,汽车,轨道交通,海洋工程,高压电缆,风力发电,工程机械,8/17/2022,在未来的5-10年里，民用工业需求预计将以两位数增长，航空业需求预计将以较高个位数增长，体育用

2、品市场的需求在此期间将放缓。工业应用领域中，随着碳纤维复合材料应用拓宽，风能和汽车制造业将成为推动全球碳纤维需求增长的主力。目前，国内碳纤维主要应用在钓鱼竿、高尔夫球杆、网球拍、自行车等体育休闲市场上，且这部分市场的碳纤维消费已接近饱和，高端碳纤维应用领域的市场仍存在很大的空间。因此，碳纤维企业需要结合自身资源能力定位产业链发展方向，聚焦产业链下游市场，瞄准发展潜力巨大的高端民用应用领域。,预浸料树脂体系简介,酚醛树脂是最早的热固性树脂，具有良好的粘结性，固化后耐热性和介电性能都很好，突出的特点是阻燃性能优异，热释放速率低、烟密度小，燃烧时释放的气体毒性小。工艺性性能好，可采用模压、缠绕、手糊

3、、喷射、拉挤工艺制造复合材料构件。民机内装饰材料大量使用酚醛树脂基复合材料。,环氧树脂是最早用于飞机结构的树脂基体，特点是材料品种多，不同的固化剂和促进剂可获得从室温到180的固化温度范围；有较高的力学性能；与各种纤维匹配型好；耐湿热；韧性优良；工艺性优良（铺覆性好、树脂粘度适中，流动性好、加压带宽等）；适合大构件整体共固化成型；价格便宜。环氧树脂的良好成型工艺性、杰出的韧性使它在先进复合材料的树脂基体中占有重要地位。,改性双马来酰亚胺树脂（简称双马树脂），是为适应新型歼击机对复合材料树脂基体的要求而研制开发的，这些要求包括：在130150湿热环境条件下具有较高的强度、刚度保持率；具有良好的抗

4、冲击损伤能力；优越的工艺性能，并能适应于大型构件与复杂型面构件的制造等。双马树脂与环氧树脂相比，主要表现为耐湿热性能优越，使用温度高；不足之处是工艺性不如环氧树脂好、固化温度高（185以上开始固化），并要求在200或200以上温度下进行较长时间处理。,氰酸酯树脂具有较低的介电常数（2.83.2）和极小的介电损耗正切值（0.0020.008），高玻璃化转变温度（240290），低收缩率、低吸湿率，优良的力学性能和粘结性能等，而且它具有与环氧树脂相似的加工工艺性。目前氰酸酯树脂主要应用在三方面：高速数字及高频用印刷电路板，高性能透波结构材料和航空航天用高性能结构复合材料基体。以下，以恒神目前正在进

5、行的和即将进行的预浸料树脂体系出发，简要介绍几种高性能预浸料在民用领域的应用。,用于复合材料成型的模具根据使用条件使用不同材料制成。对于低温固化部件或原型部件来说，不需要严格控制尺寸的精确性，模具通常采用玻纤、高密度泡沫、可加工的环氧树脂板甚至粘土或木材制成。钢和铝通常是高性能模具的首选材料，但它们在生产复合材料部件时也有重大缺陷。在高温固化过程中，模具和部件的CTE通常相差很远而无法相容。高价金属合金（例如殷钢）具有更加相似的CTE，但其加工成本很高。对于大型部件来说，这类模具的尺寸和重量使其难以加工、移动和存储。复合材料模具相比传统金属模具的优势在于，复合材料模具具有较低的生产成本，而且便

6、于处理和存储。对于需要精确尺寸的高性能部件来说，复合材料模具与部件的CTE更加接近，在固化过程有助于保持尺寸的完整性。目前复合材料模具已逐步应用在航空、汽车、船艇、工业和赛车行业,8/17/2022,一、模具用树脂体系,恒神模具体系完成了从低温代木到高温双马、从液体导入成型到预浸料热压罐成型的全面覆盖，可以满足客户的不同需求。,导入树脂体系,预浸料树脂体系,8/17/2022,环氧树脂是用量最大的复合材料基体，为获得力学和耐热性能优良的固化产物，常需高温固化。但高温使得制品产生较大的内应力，影响尺寸精度控制，严重时会导致材料提前破坏；同时高温固化会造成制品芯模、模具等辅助材料选材范围窄，制造工

7、艺复杂和能耗高等问题，不利于成本的降低。环氧树脂的低温固化可以极大地降低由昂贵的模具、高能耗设备及高性能辅料等带来的高费用，且构件尺寸精度高，固化残余应力低，尤其适合于制备大型及结构复杂的复合材料制件。环氧树脂的低温固化是指固化温度低于100，且可以在自由状态如无压条件下进行高温后处理。虽为低温固化，但固化后复材的力学及耐热性能与高温固化相比没有明显差别。环氧树脂用低温固化剂很多，用于复合材料基体树脂使用的环氧树脂体系必须在室温下有很好的储存期以满足制备工艺的要求。因此，低温固化环氧树脂体系着重在于满足室温储存期长而固化温度低的固化剂体系。作为先进复合材料的基体，低温固化环氧树脂的研究和使用主

8、要集中在预浸料制备和湿法直接成型两个方面。,8/17/2022,二、低温固化环氧树脂体系,8/17/2022,导入和RTM树脂体系,8/17/2022,手糊树脂体系,8/17/2022,预浸料树脂体系 为满足客户的真空袋压需求所开发的变温固化树脂体系EV201，具有高性能的表观效果，且能用于低成本模具的制备。该预浸料在常温下寿命可达40天，固化温度为70-120。最大Tg可达140。该树脂体系可与恒神碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维以及其他碳纤维配合制成相应的预浸料体系。单向预浸料体系标准FAW为75-600g/。可与FAW为100-900g/的标准织物和NCF结合制成相应的织物预浸料。,8/17/

9、2022,低温固化环氧树脂体系目前在船艇行业有着很广泛的应用，包括整船的真空成型，夹层结构的蒙皮以及修补等。,在部分民品领域因使用温度的特殊性，需要Tg较高的树脂基复合材料。但考虑到成本及力学性能，大部分的树脂体系无法满足民品市场的需求。氰酸酯树脂体系能够满足高Tg的要求，但力学性能很难满足，且初固化后性能较低；双马树脂体系的成型时间和能耗较高，无法适应于民品。目前开发的环氧树脂体系，在板材力学性能和Tg方面均能达到要求，工艺操作方面还在进一步的调整中。,8/17/2022,三、高Tg（250）环氧预浸料,层压板力学性能,层压板DMA测试数据,8/17/2022,四、阻燃环氧树脂预浸料,预计2

10、030年，各领域阻燃复合材料的需求：JS装备 35%休闲用品 4%工业及其它应用 61%,环氧树脂是热固性树脂中非常重要的树脂，但由于其氧指数较低（约19.8），阻燃性能较差，容易引起火灾，因此必须进行阻燃处理，以提高环氧树脂的阻燃性能。目前，如何提高环氧树脂阻燃性能，特别是如何获得环境友好型阻燃环氧树脂及进行无卤无磷阻燃处理已成为国内外研究的热点课题。,8/17/2022,1.适用于真空袋压工艺及模压工艺。2.满足轨道交通领域普遍使用的DIN 5510-2中的阻燃特性S4、烟等级SR2、熔滴特性ST2，及烟毒性FED1.（树脂含量40%，板材厚度2mm）3.优良的力学性能,板材的力学性能,耐

11、热性：Tg：140,碳纤维复合材料对汽车行业来说是质量最轻、强度最大的制造材料之一。今天，当原始设备制造商试图满足更严格的美国燃油经济性标准和更具挑战的欧洲尾气排放限制时，汽车制造商们都承认碳纤维复合材料提供了一个理想的手段来减轻整车重量，同时又不会牺牲乘员安全或驾驶性能。但碳纤维的高成本、热压罐工艺所需的时间和费用，使它只能被极少数的超级跑车和高端赛车制造商所采用。在较低的产量下，热压罐的固化速度足以满足部件的供应。并且因为这些部件往往是用于高档的或超一流品牌的汽车，所以制造商的建议零售价可以充分抬高，以收回采用超优质材料的费用。然而，当制造商从难产几千辆车到年产几万辆车时，热压罐固化就变得过于缓慢和昂贵。为了满足汽车行业的这种快速生产以及控制成本的生产模式，需要寻找快速固化的树脂体系，并且开发新型的非热压罐成型工艺。,8/17/2022,五、快速固化树脂体系,衷心感谢各位的关心与支持！,