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热固性预浸料树脂解决方案

发布时间:2024-11-24

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Advanced Composites Solutions(ACS)与Solvay Group和Susta合作,用这一创新的、具有成本效益的解决方案证明了他们在高质量、高精度和可重复性方面的制造能力,目标是批量生产用于金属替代的汽车零部件。

采用索尔维的双膜片成型(DDF)工艺生产,该工艺可将平面坯料自动压制成型为单步工艺,这非常适合复杂形状和可变厚度。该部件由SolvaLite预浸料制成。

此成型法共分为三个步骤:

1、将预浸料切割成部件的平面形状并铺层,制成毛坯件;

2、组装隔膜架,将毛坯件夹持在两层隔膜之间;

3、预热并送入压机中模压成型。整个过程完全实现自动化生产,两层隔膜起到了保护模具型腔不受污染以及精准定位的作用。这意味着仅需一副模具就可实现不间断生产。

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大西洋造船厂SolidSail桅杆SolidSail是由Chantiers de lAtlantique公司设计的一种高效、可折叠的风帆,由100%的复合材料制成,用于推动帆船,目前Chantiers de ['Atlantique公司正在开发,它注定是世界上最大的风力巡航船,也是货船。由SolidSai桅杆和船帆组成的自动驱动装置是完全自动化的,该装置可旋转360度,桅杆可旋转或倾斜70度,以便在桥下行驶。Chantiers deIAtlantique公司带头设计和制造未来的船舶。部分风力发电,这些船舶的二氧化碳排放量将减少40%,能源效率方面的工作将进一步减少船舶的二氧化碳排放量25%至40%。

使用单一的自适应模具生产,通过集成加热,用预浸料制造出单独的弯曲翼帆蒙皮面板,然后粘合在一起,组装成最终的翼帆结构。

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2022年3月,全球每4辆交付的汽车中就有1辆是电动汽车。

电动汽车(EV)电池组外壳 ,抗穿孔、减少纤维断裂(即高结构完整性)和减少冲击下的挠度,通过将玻璃纤维的铺层角度从传统的准各向异性铺层设计为具有定制刚度和冲击性能的生物激励螺旋铺层来实现,不改变原材料(纤维和树脂)和制造工艺。

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法拉利F152 MVS后部车底板是使用SMC 片材模压工艺来实现的。
   ▶该产品是一种基于UPR的玻璃纤维增强的片状模塑料,专门为需要减少部件重量,同时确保特定应用的适当性能水平的应用而开发。
   ▶该产品是一种黑色着色的材料,具有良好的抗冲击性、抗振动性和尺寸稳定性,耐温性和良好的设计自由度是其他独特的特性,使其适用于这些应用。
1、预浸料的分类
预浸料制备方法主要分为两类:热熔法、溶液法
热熔法用树脂
  ▶不添加或很少添加低分子溶剂
  ▶常温下为固态或半固态

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溶液法用树脂
  ▶溶剂加入树脂, 以降低其粘度
  ▶常温下为液态。

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●制成的复合材料,一般前者外观更好,树脂含量的控制精度更高。
预浸料组成

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离型纸作用
1、树脂基体载体
2、预浸料载体
3、浸胶过程给预浸料均匀施压
4、保护预浸料避免污染
PE薄膜
1、平膜:多种颜色选择,属于常用款
2、压花膜:有菱形纹路,在贴合预浸料时会在纹路中进入空气,同时接触面积也小于平膜,方便粘性大树脂的使用
3、克重:25gsm、40gsm、80gsm等
热熔法工艺过程

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热熔法预浸料特点
  ▶纤维面密度200gsm-500gsm(单向和织物(平纹、单轴向、多轴向织物))Fiber areal density  200gsm-500gsm (unidirectional and fabric (plain, uniaxial, multi-axial fabric))
  ▶树脂含量20%-40% Resin content 20%-40%
  ▶单层厚度0.2mm-0.6mm(200gsm-500gsm)ingle layer thickness 0.2mm-0.6mm (200gsm-500gsm)
  ▶单向连续纤维,具有可设计性Unidirectional continuous fibers with designability
  ▶耐腐蚀、阻燃、高韧性三类Three categories: corrosion resistance, flame retardant and high toughness
  ▶室温优异的铺覆性和表面粘性,完整剥离不粘PE薄膜Excellent spreadability and surface tack at room
  ▶固化温度低且固化速度快Low curing temperature and fast curing speed
  ▶适合模压成型、真空袋成型、热压罐成型Suitable for compression molding, vacuum bag forming, autoclave forming
  ▶安全、环保、成本低Safe, environmentally friendly and low cost
  ▶室温存贮期1个月-3个月Room temperature storage period 1 month to 3 months

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华昌聚合物预浸料创新亮点

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碳纤维配套航空级高性能系列环氧树脂,已部分通过中国商飞检验认可,预计2025年完成验证工作。

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碳纤维/玻纤配套阻燃系列环氧树脂,取得欧洲轨道列车阻燃标准EN 45545-2最高阻燃等级HL3证书,同时取得其他阻燃标准最高等级证书, 如美国UL 94 标准(V0级), 德国DIN5510 标准 (S4级) 等

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MERICAN 3512环氧预浸料树脂
特点
 ▶无溶剂、单组份
 ▶粘性适中,操作窗口宽
 ▶良好的操作性能及贴合性
用途
 ▶适用于碳纤维预浸料的制造;
 ▶钓鱼竿等体育休闲复合材料制品。

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MERICAN 3522环氧树脂
特点
  ▶无溶剂、单组份
  ▶粘性适中,操作窗口宽
  ▶耐冲击性好
  ▶良好的操作性能及贴合性
用途
  ▶适用于碳纤维预浸料的制造;
  ▶自行车、网球拍、冰上曲球杆等制品。

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高透明无白点预浸料(MERICAN 3526)

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高Tg预浸料(MERICAN 3570)

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热熔法阻燃环氧预浸料应用领域-轨道交通

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溶液法工艺过程
预浸料是指增强纤维(短切、单向、织物)浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品。

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 ▶不饱和聚酯树脂SMC:通用、价低
 ▶酚醛树脂SMC:阻燃、低烟、耐温、电性能
 ▶乙烯基酯SMC:耐腐蚀、耐热
 ▶聚酰亚胺SMC:工作温度达300℃单/双组份聚氨酯SMC:韧性、耐冲击、耐磨、强度
 ▶环氧树脂SMC :机械性能远优于标准不饱和聚酯树脂(UP)或乙烯基树脂(VE)SMC产品;作业环境好。

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预浸料树脂的特点
◆可增稠性
  羧基增稠和羟基增稠
◆浸润性
  玻纤增强材料和碳纤增强材料
◆耐腐蚀性
  UP、VE、EP
◆安全环保性
  含苯乙烯和不含苯乙烯

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影响增稠的因素很多,在此列举几种主要的影响因素。

(1)增稠剂活性的影响

增稠剂由于制备方法不同,其活性差异很大,其增稠效果也相差很大。用碘值为45.08mg 当量/100g活性氧化镁和碘值为31.15mg 当量/100g 轻质氧化镁作增稠比较,发现经过8h,用活性氧化镁增稠的树脂粘度达到7000Pa·s,而用轻质氧化镁增稠的只有270Pa·s。

(2)酸值的影响

对不同酸值的不饱和聚酯树脂(同一类型)进行增稠,发现酸值为24.1树脂在30℃增稠5min 后,粘度为2500Pa·s,30min 后粘度为6000Pa·s;酸值为25.9 树脂增稠5min 后,粘度为4300Pa·s,30min 后粘度大于20000Pa·s。

(3)水分的影响

北京玻璃钢研究所研究微量水的存在对196#聚酯树脂增稠速度的影响。实验表明1/1000~8/1000的水对聚酯树脂糊起始增稠阶段影响显著,具有加速增稠作用,以4/1000 最快,而过量的水则起抑制作用。

(4)温度的影响

在影响树脂增稠效应的各种物理因素中,温度是最重要的因素。在片状模塑料整个生产、使用过程中,导致温度变化的热来自三个方面:化学反应而释放的热;在过程中由于物理因素的作用而产生的热;以及部环境所供给的热。

(5)环境气氛的影响

在不同的环境气氛下,聚酯树脂的增稠效果亦不相同。湿度和二氧化碳严重影响模塑料的性能,在二氧化碳或在水存在下,与增稠剂发生反应,使增稠效果大大减弱。

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光固化预浸料
  ▶是一种主要以UP和VE树脂为基体(还包含环氧、丙烯酸等树脂体系)、添加防腐型功能性填料、以玻璃纤维为增强体的玻璃纤维增强复合材料。
  ▶采用UV固化技术,在紫外线的辐照作用下,光引发剂引发复合材料基体树脂发生交联聚合反应。
  ▶工厂预浸,可以长期储存,使用时再进行UV 固化。
  ▶市场上唯一的一种能够常温长期储存的预浸料。
  ▶施工前,材料呈柔软片状,上、下表面各有一层塑料薄膜。施工时,首先撕下下膜,使片材与物体表面紧密粘接,随后采用紫外线照射的方式使片材固化,最后撕下上膜。固化后的片材具有材质致密、轻盈强韧、耐腐蚀的特点。

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光固化机理简介

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紫外线能量的产生
 • UV 光源是如何发光的?
 • 最常见的是透过中压汞灯MPM (medium-pressure mercury lamps)的照射;
 • 跟随使用灯泡的不同,可产生不同波长的UV光

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光固化预浸料的应用案列

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光固化内衬修复

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光固化预浸料技术在加油站内衬改造中的应用

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采用光固化片材作为地下储油罐衬里具有众多优点:
   ▶施工便捷:光固化片材作为预浸成型材料,可根据工程需要,随意切割或裁剪成各种形状,直接粘贴、缠绕、包裹在待防护或修复的基层上,省却了传统工艺中现场手糊、浸胶、涂刷等问题和麻烦。全程采用UV紫外灯固化,固化时间仅为5~20分钟,无需现场配料,无需额外添加任何固化剂、促进剂及稀释剂。
   ▶安全环保:储油罐衬里属于有限空间作业,对施工安全性及人员身体伤害方面的要求较高,尤其夏天或气温较高时施工,物料溶剂的快速挥发,并充斥整个储油罐内部,容易造成施工人员窒息甚至昏厥,也完全不能符合防爆的要求,所以采用传统工艺施工几乎很难实现安全性,而光固化片材由于预制成片,施工时溶剂挥发量很少,对有限空间作业的储油罐衬里及施工人员健康安全具有莫大的意义。
   ▶施工适应性及经济性:一年四季皆可施工,固化时间仅为传统工艺的1/8,且无需养护,UV固化后可立即投入使用,可大幅度减少施工周期及人工成本。
   ▶维修便捷:可采用片材补丁进行小面积修复,方便快捷。

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常州法联精机钢结构件电泳池内衬二次修复
厂 家:常州法联精机
施工项目:钢结构件电泳池内衬二次修复
制作工艺:光固化预浸料贴附
材料型号:MERICAN 711UV(光固化底涂)
MFE S752(光固化预浸料片材100m2)

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上海金桥下水道检查井内壁防腐施工
厂 家:上海齐政工程公司
施工项目:金桥下水道检测井修复
制作工艺:光固化预浸料贴附
材料型号:MERICAN 126(带水施工底涂)
MERICAN 9505UV(光固化底涂)
MFE S9505-50(光固化预浸料片材60m2)

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河北脱硫塔项目
厂 家:河南防腐施工队
施工项目:脱硫塔防腐
制作工艺:光固化预浸料贴附
材料型号:MERICAN 711UV(光固化底涂)
MFE S752(光固化预浸料片材320m2)

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厂房内管道修复
厂 家:钢铁厂
施工项目:碳钢管道渗漏修复
制作工艺:光固化预浸料贴附
材料型号:MERICAN 711UV(光固化底涂)
MFE S752(光固化预浸料片材)

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光固化预浸料技术在电厂改造中的应用

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光固化预浸料应用于原油储罐修复工程案例
储油罐顶整体修复应用:储罐罐顶位置原外防腐涂层明显腐蚀,由于内部所储存物质使内罐顶位置腐蚀至外顶部分有局部穿孔。

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光固化预浸料应用于管道外包覆修复工程案例

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光固化预浸料应用于外包覆修复工程案例

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光固化预浸料应用于污水处理管道的外包覆修复工程案例

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【苏州复材展】【2025复合材料展】【北京复材展】




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江苏省复合材料学会

承办单位

江苏大秦国际展览有限公司

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