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行业分析

北京玻钢院复合材料有限公司“国产碳纤维液体成型关键技术研究” 课题取得重大突破
来源:2015-07  2015-07-22 17:02:11
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=1821       结合国内碳纤维产业发展的实际情况,2012年科技部立项支持863计划课题—国产碳纤维液体成型关键技术研究,由北京玻钢院复合材料有限公司牵头,联合中国人民解放军国防科学技术大学、北京化工大学、中材科技风电叶片股份有限公司、江苏恒 神纤维材料有限公司、株洲时代新材料科技股份有限公司共同对碳纤维复合材料大型结构件液体成型关键技术开展研究,经过两年多的攻关研究,课题取得了重大突破。
       课题通过对碳纤维表面处理、上浆剂的研究及对T700级别碳纤维制备技术的攻关,研制出适合液体成型工艺的国产高性能碳纤维,其拉伸强度≥4800MPa,拉伸模量≥230Gpa;通 过对环氧树脂分子结构设计及研究温 度、稀释剂等对环氧树脂与碳纤维浸润性影响等研究,及环氧树脂与碳纤维匹配性及配方优化等研究工作,制备了一种适用于国产T700 级碳纤维液体成型技术的环氧树脂,体系中试产品性能稳定;系统研究了在真空压力作用下,纤维预成型体的压缩响应性及树脂在纤维预成型体面内,面外的流动行为,测试了各种条件下的渗透率,探求了相关条件对渗透率的影响规律;在自开发的“纤维增强复合材 料流动模拟应用系统集成软件”环境下,通过建模分析,开展了碳纤维预成型体、碳/玻织物层间混杂预成型体、方管夹芯结构典型件的流动浸渍模拟研究,以及碳纤维复合材料厚板固化模拟研究,并对以上数值模拟结果与实验结果进行了比较分析,结果表明,模拟结果与实验结果基本吻合,规律发展趋势一致;通过对国产原材料的关键影响因素研究及对国产原材料的工艺设计及优化,确定了国产原材料液体成型的工艺参数;通过对风电叶片及轨道交通典型部件的结构设计、高精度模具设计技术等的研究,验证了国产碳纤维液体成型技术;依据 BSEN12663:2000 标准,进行了地铁司机室头罩的设计和制备;通过结构优化设计和校核分析实现国产碳纤维复合材料对原玻璃纤维复合材料的替代,单支叶片使用国产碳纤维织物0.5吨,最终实现叶片减重达22%,且静力测试分析表明,国产碳纤维复合材料风电叶片(45.2m)成型质量良好并通过静力测试考核,达到国际认证标准。
       课题实施过程中取得的成果和创新点如下:开发了用于国产T700级碳纤维液体成型的低粘度环氧树脂体系,建立了复杂流道预成型体的浸渍渗透行为表征方法,突破了碳纤维复合材料大型构件液体成型技术,实现了国产碳纤维在风电叶片等领域的应用。
       近年来,风电行业的发展趋势表明,海上和低风速区域未来对风电叶片的需求将不断增加且大型化趋势明显,为满足减重降载的需求,碳纤维应用优势明显;另一方面,由于液体成型技术的制造成本低,将会增加碳纤维的应用;预计未来几年内,海上风电和低风速区域的发展,可以大大带动国产碳纤维织物的用量,应用前景较好,同时也会带来可观的经济效益。
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=1821