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日本帝人公司開發(fā)新型耐熱抗沖擊預(yù)浸料
文章來源：未知 更新時(shí)間：2019-04-02 14:57:01
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據(jù)報(bào)道，2019年3月4日，全球知名碳纖維復(fù)合材料廠商日本帝人公司在其官方網(wǎng)站上宣布，該公司研發(fā)出了日本首個(gè)兼具高耐熱性和高耐沖擊性的雙馬來酰亞胺樹脂（BMI）碳纖維預(yù)浸料。新型預(yù)浸料的問世預(yù)計(jì)將在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)零部件中具有非常好的適用性。 一、材料研發(fā)背景 預(yù)浸料是樹脂基體在嚴(yán)格的控制條件下，通過浸漬纖維增強(qiáng)體制成的樹脂基體與增強(qiáng)體的組合物，是將原材料制造為成品復(fù)合材料的中間產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、大型基礎(chǔ)設(shè)施和體育運(yùn)動(dòng)休閑產(chǎn)品等領(lǐng)域。 常見的預(yù)浸料主要采用環(huán)氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂（BMI），部分產(chǎn)品還會(huì)使用聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂和氰酸酯樹脂等。預(yù)浸料的力學(xué)性能是復(fù)合材料制品力學(xué)性能的基礎(chǔ)，由于不同應(yīng)用領(lǐng)域所需的復(fù)合材料性能差異很大，因此需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，不斷調(diào)整碳纖維與樹脂的組合和成形方法，同時(shí)還要開發(fā)用于特定需求的制造技術(shù)。輕質(zhì)高強(qiáng)的環(huán)氧樹脂預(yù)浸料多用于航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)部件中，傳統(tǒng)的BMI預(yù)浸料具有優(yōu)異的耐熱性和較小的線性熱膨脹系數(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)等需在高溫環(huán)境下工作的零部件中，以防止材料的降解或變形。不過，傳統(tǒng)的BMI預(yù)浸料存在以下兩方面問題：一是性能上，若改善BMI樹脂的耐熱性，往往會(huì)降低其抗沖擊性能，導(dǎo)致材料性脆，在受到強(qiáng)烈沖擊時(shí)發(fā)生碳纖維和樹脂層的剝離，造成復(fù)合材料的破裂；二是在成形工藝上，BMI具有較高的流動(dòng)性，難以模塑。 因此，在這樣的需求背景下，開發(fā)一種兼具優(yōu)異耐熱性和抗沖擊性、性能上更加平衡的BMI預(yù)浸料，最大限度的滿足在航空航天零部件對(duì)復(fù)合材料的要求，成為各大廠商關(guān)注的重點(diǎn)。 二、新型BMI預(yù)浸料解決難題 日本帝人公司開發(fā)的新產(chǎn)品，使得上述問題得到了妥善解決。這種新型BMI預(yù)浸料具有高達(dá)280℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），同時(shí)還兼具220Mpa或更高的沖擊后抗壓強(qiáng)度（CAI）。新型預(yù)浸料具有較小的線性熱膨脹系數(shù)，可在低溫和高溫下保持優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。此外，與傳統(tǒng)的使用BMI的預(yù)浸料相比，帝人公司通過調(diào)節(jié)配方中樹脂的粘稠度，控制樹脂在模塑成型過程中流經(jīng)模具預(yù)制件的速度，顯著改善了材料的可模塑性，同時(shí)成功的縮短固化成形時(shí)間。
BMI預(yù)浸料產(chǎn)品（日本帝人公司圖片） 帝人公司新型BMI預(yù)浸料產(chǎn)品的誕生，除了對(duì)自身長期積累的傳統(tǒng)樹脂配方技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化之外，還吸納了來自北美地區(qū)Renegade材料公司的專利技術(shù)。Renegade材料公司是一家重點(diǎn)從事耐熱熱固性預(yù)浸料研發(fā)和生產(chǎn)的供應(yīng)商，深得來自美國和歐洲的飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的信賴。該公司成立于1993年，總部設(shè)在美國俄亥俄州，起初只是一家樹脂制造商，后于2007年起推出了專用于航空航天領(lǐng)域的熱固性預(yù)浸料產(chǎn)品，創(chuàng)造了牌號(hào)為Renegade的同名系列化貨架產(chǎn)品。Renegade公司在高耐熱性樹脂方面具有很高造詣，擁有諸多專利技術(shù)。基于上述原因，2019年2月，帝人公司宣布對(duì)Renegade公司進(jìn)行整體收購，這也在一定程度上助力新型BMI預(yù)浸料產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了過去從未達(dá)到的性能水平。
Renegade材料公司的高溫預(yù)浸料產(chǎn)品為軍用／商用發(fā)動(dòng)機(jī)部件提供解決方案（Renegade公司圖片） 這款新型BMI預(yù)浸料產(chǎn)品，已經(jīng)在2019年3月12日-14日舉辦的JEC復(fù)合材料展中進(jìn)行了展出。 三、產(chǎn)品發(fā)展前景 作為未來先進(jìn)飛機(jī)所需的重要配套產(chǎn)品和先進(jìn)技術(shù)，預(yù)浸料產(chǎn)品受到了越來越廣泛的關(guān)注和發(fā)展。帝人公司作為碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的全球領(lǐng)先企業(yè)之一，將受益于Renegade公司在耐熱熱固性預(yù)浸料方面提供的成熟專利技術(shù)和優(yōu)秀解決方案的能力，進(jìn)一步擴(kuò)大其在航空航天復(fù)合材料領(lǐng)域的業(yè)務(wù)實(shí)力。目前，帝人公司已經(jīng)開發(fā)出了適用于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的預(yù)浸料技術(shù)，正致力于在航空航天領(lǐng)域的其他高溫零部件中將技術(shù)推廣應(yīng)用。此外，帝人公司正通過發(fā)展中游到下游產(chǎn)品線及相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域，有意進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)品市場，例如開發(fā)具有更高韌性和更高拉伸模量，同時(shí)還兼具成本效益的碳纖維以及熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品等。 雖然比不上日本東麗公司的財(cái)大氣粗、成果豐碩，但帝人公司在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域依然具有全球領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力。展望未來，帝人公司計(jì)劃通過整合Renegade公司的成熟技術(shù)和業(yè)務(wù)銷售渠道，加強(qiáng)其作為航空航天領(lǐng)域先進(jìn)復(fù)合材料解決方案供應(yīng)商的優(yōu)勢地位，擴(kuò)大相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)和全球業(yè)務(wù)，力爭在2030年左右，實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域年銷售額突破9億美元。 |
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