一、項目研究背景

 

　　碳纖維增強樹脂基復合材料具有輕質、高強、耐疲勞性能好和可設計性強等優點，已經廣泛應用于航空航天、軌道交通、汽車運輸、風力發電和海洋工程等領域。而復合材料傳統成型工藝的自動化程度和生產效率仍較低，制品的質量穩定性較差，制造成本較高。

 

　　近年來，以纖維纏繞成型為代表的低成本高效復合材料自動化成型技術得到行業的高度關注和快速發展。相對于傳統濕法纏繞成型，該項目研究的干法纏繞成型省去了纏繞前的浸漬，并且擁有高的制備效率和優良的工作環境，同時也解決了濕法纏繞中制品樹脂含量和性能不穩定等缺陷。國外已對干法纏繞技術進行較為深入的開發和應用，但國內干法纏繞技術仍處于初級階段，主要因為干法纏繞預浸紗的制備技術為少數發達國家的技術封鎖。針對國內干法纏繞成型用碳纖維增強環氧樹脂預浸紗及復合材料的需求，以及干法纏繞工藝未來巨大的市場潛力，項目采用一步法研制具有良好纏繞工藝性、儲存周期長，且工藝性能良好、力學性能優良的碳纖維環氧樹脂預浸紗/絲束，滿足干法纏繞成型制備高性能碳纖維復合材料的需求。

 

　　二、項目主要創新點

 

　　項目研究了環氧樹脂預固化機理及調控機制，開發了干法纏繞預浸紗配套環氧樹脂體系及增韌固化調控技術；研發了基于大數據的響應面優化調控預浸紗樹脂含量與表面質量的關鍵技術，形成了干法纏繞碳纖維/環氧樹脂預浸紗一步法連續制備與評價成套技術與裝備；實現了碳纖維/環氧樹脂預浸材料連續穩定制備及產業化應用，開發了預浸紗干法纏繞制備高性能復合材料的應用技術。

 

    項目具有自主知識產權，已獲授權相關專利11件，其中發明專利3件。

批量生產預浸紗/束產品

 

 

　　三、項目產業化及應用情況

 

　　項目已建成單線產能150噸/年碳纖維環氧樹脂預浸紗生產線4條，并實現批量生產和銷售，有效提高干法纏繞復合材料的生產效率和產品質量，相關復合材材料產品已經在軌道交通、機械裝備以及體育器材等領域得到應用，經濟和社會效益良好。

　　四、項目成果單位簡介

 

　　東華大學是教育部直屬、國家“211工程”、國家“雙一流”建設高校。東華大學建有專業從事復合材料研發的民用航空復合材料協同創新中心，重點開展復合材料結構設計、關鍵中間材料開發、成型技術以及性能評價與驗證等研究。

 

　　山東江山纖維科技有限公司深耕復合材料行業20年，是國家高新技術企業、山東省“專精特新”企業、山東省新材料領軍企業50強企業。與東華大學、山東大學等高等院校建有新型“產學研”合作，現擁有授權發明專利2項，實用新型專利21項。

 

　　公司掌握碳纖維編織、預浸、纏繞、拉擠、針刺等工藝核心技術，打造“鑫碩”、“方時”、“江山”、“國碳”“江拓”五大自主品牌。

 

　　公司獨立研發的FRD系列匹配的樹脂體系，推出了“預浸紗線”“高強高韌”“無鹵阻燃”“高強高模”“高透明性”“耐高溫性”“低溫/快速固化”“高透波”等系列環氧復合樹脂材料，將纖維和樹脂性能發揮到極致，專業解決客戶一直糾結的適配性難題。