国产碳纤维预浸料发展和复材制件韧性提升

预浸料生产工艺已发展成了一种专门的工艺技术，实现了生产的专业化和自动化，是纤维复合材料技术发展的一个重要方面。

碳纤维预浸料示例

预浸料是原材料和最终复合材料制品之间的一种中间产品，它的制造方法主要是将连续整齐平行的增强纤维牵引，通过与树脂基体充分浸润收卷成卷材。预浸料是热压罐、模压、袋压、卷制等工艺中极其重要的中间材料。

国内高性能碳纤维经过十余年的研发，已先后突破T800级、T1000级高强中模碳纤维关键制备技术，国产M40J、M50J、M55J、M60J、M65J级高模碳纤维关键制备技术，以及国产M30X、M40型新型高强度高模碳纤维关键技术。但是目前国产预浸料在发展过程中普遍会存在复合材料拉伸强度及压缩强度较低，虽然T700、T800、等碳纤维增强复合材料拉伸强度虽然获得大幅提升，但是压缩强度增加不明显，导致复合材料压拉比逐渐下降。

碳纤维原丝示例

“设计是主导，材料是基础，工艺是关键”。从当前航空航天使用复合材料来看，航空复合材料在材料方面，飞机主承力结构具备高韧性特性的复合材料是未来发展的主导，所以提高复合材料的韧性一直是国内外复合材料领域所关注的问题。

当今应用于航空航天先进的复合材料多以碳纤维作为主体，热固性树脂作为基体，而环氧树脂又是热固性树脂体系中应用作为广泛的，目前普遍采用冲击后压缩强度CAI值来表征复合材料的韧性，因此国内外预浸料多以采用增韧树脂的情况下来提高碳纤维复合材料的CAI。在航空航天中CAI值低于193MPa为低韧性，193～255MPa为韧性复合材料，大于255MPa为高韧性复合材料。

碳纤维复合材料飞机主体示例

复合材料CAI的提升，目前多采用以增强树脂韧性的形式，但既不改变复合材料的重量和厚度的增韧材料国内相对较少，轻薄的预浸料是复合材料未来发展的趋势，以大连义邦Xantu. Layr纳米纤维增韧膜为例，可与预浸料合二为一，在某些情况下，CAI冲击强度提高20％，抗脱层性提高170％，疲劳寿命可提高400％，最主要的是不会增加原设计的厚度和重量，是提升环氧树脂基复合材料韧性并提升CAI值的理想材料之一。

Xantu. Layr纳米纤维增韧膜可与预浸料合二为一，不会增加原设计的厚度和重量

目前国外较为先进的战机如F22和F35其复合材料占飞机结构整体重量的26%，其复合材料主要用于F22机身、机翼、襟翼、垂尾、副翼、口盖、起落架舱门等，F35主要应用于机身、机翼、进气道、操纵面、副翼、垂尾等，欧洲EF-2000预浸料用料更是达到了35%-40%，民航新型大型客机更是达到了50%-52%，除一些特殊机身主要承力结构，已基本上实现了全复合材料化。

虽然国内预浸料企业和国外企业还存在很大差距，但已经在各领域取得了一定的成果，相信随着新材料、新技术的不断应用，可以有效减少了对进口产品的依赖。

本文意在传播新材料资讯，部分图片来自网络，转载请注明出处。