中航快速固化树脂预浸料，广泛应用于新能源汽车等领域

 

        为应对高端装备制造业对先进复合材料的产业化需求，解决传统复合材料 “高成本”和“低制造效率”这两大产业化发展核心问题，中航复合材料依托长期技术积累及资源优势，成功开发出适用于连续化高效生产的ACTECH?1201系列低成本快速固化树脂及预浸料体系，形成了从树脂原材料合成、配方设计、树脂配制以及预浸料制备以及制件快速成型等自主知识产权体系。

 

中航快速固化树脂预浸料，广泛应用于新能源汽车等领域

快速固化预浸料可实现5分钟内快速固化，成型周期缩短90%以上，材料性能优良，与航空用中温环氧复材相当。快速固化复合材料已通过大型客车立柱承力结构、连接板、引擎盖、行李箱盖、电池箱壳体等汽车零部件，以及无人机桨叶等民用飞机零部件的考核应用，减重40%～50%，极大地提高了产品的使用效能，拓展了复合材料的应用范围。

 

一、突破快速固化树脂配方及工程化生产技术

 

       复合材料快速固化的关键是快速固化树脂的合成配制。树脂固化剂是决定树脂产品生产工艺和固化产物特性的关键组分。

 

       根据快速固化树脂工艺的特性，固化剂需要在100℃～150℃引发，而且能在10分钟左右快速固化而不发生爆聚。项目采用独特的分子设计及微包覆技术，开发出先进的潜伏型快速固化剂，以满足树脂快速固化及预浸料长储存期的要求。

 

        同时，由于体系中引入了潜伏性的快速固化引发剂，在快速固化树脂的工程化合成配制过程中，如果反应发生，将快速引发固化反应，树脂体系会瞬时放出大量反应热而引起树脂体系爆聚，造成报废损失。

 

        项目通过优化生产工艺路线，采用特殊的生产设备，严格控制工艺参数及时间，进行制备过程的稳定化控制，实现快速固化树脂规模化生产应用，保证产品质量的一致性。

 

二、突破快速固化预浸料制备及工程化生产技术

 

        项目突破快速固化大丝束、大克重比碳纤维预浸料精确制备技术。由于纤维丝束大，碳纤维单位面积克重比明显提高，树脂浸润纤维的速率及树脂浸润均匀性将会受到影响，因此必须控制胶膜稳定性及均匀性，提高预浸料制备过程中纤维浸润树脂效率。

 

        在对快速固化树脂固化特性、流变特性、粘性以及成膜工艺性等研究的基础上，通过对涂胶辊温度、间隙，压辊的温度、压力，以及速比等参数的调节，优化胶膜制备温度速度、厚度及厚度均匀性等，实现树脂胶膜的连续可靠制备。

 

        在树脂与纤维浸润特性分析的基础上，根据预浸机复合设备的特点，采用辅助浸润及展纱装置，确保纤维浸润并展开，外观良好，优化预浸料制备工艺，实现预浸料工程化制备的质量与性能可靠控制。

 

中航快速固化树脂预浸料，广泛应用于新能源汽车等领域

快速固化预浸料工程化制备

 

三、突破快速固化复合材料成型技术

 

        复合材料成形工艺是制备高性能复合材料的关键技术。目前，汽车复合材料承力结构主要使用预浸料-热压罐法。为满足未来零件制造效率的要求，积极开展快速模压技术研制及验证。

 

        项目根据快速固化复合材料的特点，深入分析快速固化预浸料的固化特性，开发复合材料快速成型设备，通过整体化的模压模具设计，实现快速升降温度，提高自动化水平。大型化、整体化复合材料结构，由于其本身结构及尺寸大，同时快速固化预浸料的传热及导热速度快，制品不可避免会出现温度场分布不均的现象，从而极易导致出现固化质量问题。

 

        固化成形后，复合材料构件随着内应力的释放会变形，影响构件的最终外形尺寸，造成装配困难。项目以实际汽车结构件为考核对象，研究优化复合材料快速成形工艺，开发以模压技术为基础的复合材料快速成形技术，通过制件的考核验证，提高复合材料制品质量及制造效率。

 

快速固化模压工艺

 

四、快速固化复合材料应用考核

 

        目前，国内汽车制造商已经逐步开始了碳纤维复合材料在新能源汽车上的工程考核应用。依托中航复材与汽车和轨道交通领域各个大型企业建立的良好合作关系，快速固化预浸料在多个项目中获得考核验证。

 

        中航复材与汽车厂商合作开发的12米全复合材料车身的新能源客车，其立柱主承力结构由快速固化预浸料制备而成，随整车完成路试、侧翻等汽车行业考核验证工作。

复合材料新能源客车上应用

 

        快速固化预浸料在某电动汽车电池箱、某新能源汽车引擎盖、某无人机螺旋桨等汽车及民用航空领域获得考核应用，获得用户的高度评价：“ACTECH?1201系列预浸料可实现快速固化成型，可在130℃～150℃、3～15分钟完成固化，该预浸料铺覆性好，室温储存期长，耐热性良好（Tg≥140℃），复合材料生产周期可由原来的360分钟缩短到50分钟。通过改造模具和固化工艺可进一步缩短成型周期，以满足大批量、快节奏生产的需要。”

快速固化复合材料应用

 

        目前，针对交通运输及机械能源等领域对低成本、快节奏制造高性能复合材料的迫切需求，中航复材成功开发了ACTECH?1201快速固化树脂预浸料技术，复合材料性能齐全，满足复合材料设计部门需求，实现了工程化大规模生产，可提供包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及织物在内的数十个系列的预浸料产品。

 

        同时，依托中航复材在复合材料的设计、制造、装配以及性能检测等方面的技术基础，为客户提供快速固化碳纤维复合材料在汽车轻量化等领域应用的一体化解决方案，可大幅降碳纤维复合材料成本，提升复合材料构件制造效率，推动我国碳纤维复合材料相关行业持续发展，促进国家战略性新兴产业竞争力的提升。