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12月5日,巴斯夫与沃莱新材签署合作谅解备忘录(MoU),这一合作旨在加强双方在光伏复合材料边框领域的技术与产品创新,共促绿色能源的进一步发展,助力实现可持续目标。 根据此备忘录,巴斯夫特性材料部门和巴斯夫涂料部门将依托复合材料与水性涂料的整体创新解决方案,及沃莱新材在光伏复合材料边框领域独家的边框设计、安装结构及连接方式等专利优势,共同在原材料供应、产品开发、市场拓展、全球推广等多个层面进行广泛和深入的合作,携手推动聚氨酯复合材料边框在光伏行业的应用,探索光伏行业在海、漠、房等不同场景下的未来发展。 沃莱新材董事长兼CEO赵亮先生表示:复合材料边框因其优异的性能、更低的价格以及低碳环保等诸多优势,在光伏行业具有非常广阔的应用前景。我们非常高兴能够携手巴斯夫,在复合材料边框的开发、应用以及市场推广等方面进一步深化合作,在为市场提供高性价比产品的同时,也一道推动复合材料边框在市场上的应用。相信双方的合作一定能在光伏行业创造新的化学作用,加速推动行业的发展。 巴斯夫特性材料亚太区聚氨酯业务管理副总裁莫晓菲(Silvia Mok) 女士表示: 非常高兴能与沃莱新材签署合作谅解备忘录,这也标志着双方的合作进入了更深度的战略发展阶段。相信凭借巴斯夫特性材料部与涂料部在化学材料研发领域的协同效应,与创新整体解决方案的积极探索,结合沃莱新材在复合边框领域的独家技术优势与应用渠道,我们双方将携手为光伏行业全新一代产品的开发储备贡献力量,共同引领聚氨酯复合边框在光伏行业的创新拓展。 巴斯夫亚太区涂料解决方案汽车修补漆业务管理副总裁顾舒善(Susann Kluge) 女士表示:可持续发展是巴斯夫的宗旨,这不仅需要创新的思维和技术,更需要产业链上相关企业的通力合作。巴斯夫期望进一步加深与产业链相关企业的合作,通过替代原料和创新工艺,为光伏行业提供更高性价比、更低碳的产品,从而推动光伏行业的可持续发展。 聚氨酯复合材料边框 边框材料又叫GFRP(Glass fiber reinforced polyurethane), 是玻璃纤维增强聚氨酯复合材料,广泛应用于汽车工业,桥梁建筑及航空航天等领域,近些年,随着光伏行业的持续发展,这种材料凭借其在材料成本、设备投资、生产效率、产品使用周期及碳足迹等多方面的优势逐渐取代传统铝制光伏框架,应用于光伏行业的多种应用当中。 沃莱新材作为具有全球规模的光伏复合材料边框制造商,目前已经开拓出了针对海上光伏、大型地面光伏、工商业及户用屋顶光伏三种核心应用场景,而这海、漠、房的三种截然不同的气候、环境甚至审美需求也对使用材料提出了更加严格的要求。 针对这样的需求,巴斯夫提出了行业创新的复合材料+水性涂料的整体创新解决方案,通过聚氨酯拉挤边框的材料和成型工艺,可提供机械性能更强、更轻质、绝缘性更优异、稳定性更高等多种优异特性的复合材料边框。同时,针对不同的气候与环境挑战,巴斯夫复合聚氨酯材料的耐盐雾、抗PID性能、面板密封性、耐风压/雪压等性能也表现优异,为多种户外应用保驾护航。尤其值得一提的是,聚氨酯复合材料相对于传统的铝合金边框材料,能显著减少光伏边框整个生命周期的碳排放。 巴斯夫的这一解决方案还特别配合水性双组分聚氨酯涂层,该涂层在聚氨酯复合材料上有极好的附着性能,同时耐磨性、耐酸碱性和抗UV性能也表现良好,从而增强光伏边框的整体耐候性,可保障复合边框在户外25年的稳定发电。值得一提的是,巴斯夫的涂层解决方案可适应不同的色彩需求,增强设计的自由度,同时满足住宅等应用的审美需求。与此同时,与传统溶剂型涂料相比,使用巴斯夫涂层解决方案可降低了将近90%的VOC,支持绿色可持续发展。 光伏行业作为推动绿色能源的重要一环,亟需多方的共同努力以推动整体市场的应用。相信巴斯夫的一站式组合解决方案可满足沃莱新材不同应用场景的创新,双方将继续支持整体光伏行业的需求迭代,为实现中国的净零排放目标作出贡献。
来源: 巴斯夫 2023-12-07
可持续发展已经成为全人类的共识,使用回料不仅能够提高资源的利用率,还能减少环境污染。因此,回收材料的使用已经成为聚合物行业可持续发展的重要方向之一。 作为全球专业的聚合物解决方案提供商,奥美凯始终坚持让客户通过先进的解决方案受益。 随着回收材料使用需求的不断扩大,回收材料的性能受到挑战,提升回料性能是扩大其使用范围的重要一环。 rPET通常带有淡黄色,影响终端产品的外观,影响消费者的体验。如果你想使用回收材料,并且希望通过产品的外观吸引消费者的注意力,那么提升回收材料的性能是必不可少的工序, 毕竟清澈透明比泛黄的颜色更让消费者喜爱。 rPET 焕新方案 此图源自网络 奥美凯nBalance焕新母粒,可以改变回收PET色泽,使其无限的接近于原生PET的纯净颜色,保证终端产品的外观吸引力,为回收材料的应用提供更多种可能性。 nBalance焕新母粒: 解决回收PET常见的发黄问题 环境友好-无重金属或金属氧化物 增加产品中可回收成分的比例 奥美凯助力您为可持续发展做出改变,使用更多回收材料,但不牺牲产品的品质和外观。 定制化可持续发展解决方案 奥美凯拥有超过80年的聚合物材料领域的深入探究经验,可根据客户的需求,色彩科学和材料性能之间的关系,提供最佳的创新型解决方案,致力于帮助客户将产品从概念变成现实,奥美凯总部设有领先的研发实验室,可通过先进的实验设备在最短的时间内,测试产品的性能,提高产品研发的效率。 创新产品助力可持续发展 近年来,国家和政府不断采取积极的措施应对塑料污染,保护环境。奥美凯 nBalance系列可持续发展解决方案,不仅包括提升回收材料性能的焕新母粒,同时也包括一系列提升回收材料色泽的产品,例如:降低能耗、提高竭染率的阳离子可染母粒,常温常压沸染母粒等,提升回收材料性能的同时,保证客户的终端产品具有市场吸引力,符合可持续发展的大趋势。 随着回收材料使用需求的日益增强,奥美凯积极参与回收材料性能提升领域的研发。通过提供定制化一站式解决方案,解决回收材料的各种痛点、难点。在未来,奥美凯将继续致力于科技创新和可持续发展,为全球的环境保护和聚合物行业的可持续发展贡献力量。
来源: 奥美凯 2023-12-07
要闻导读: 原料要闻-重庆2027年合成材料产值达到千亿元 汽车要闻-年出口将破500万!中国首次成全球最大汽车出口国 包装要闻-美团与东华大学携手,将外卖餐盒变身T恤! 电子要闻-宏碁新款笔记本外壳采用超过60%的可回收塑料 【原料要闻】 1.塑料期货一片红,原油期货日内涨1% 午盘收盘,WTI原油期货日内涨幅达1%,现报70.08美元/桶。塑料期货全线飘红,PP期货主力合约涨0.11%,收盘报7401元/吨;PE期货主力合约涨0.18%,收盘报7950元/吨;PVC期货主力合约涨1.37%,收盘报5760元/吨;苯乙烯期货主力合约涨0.97%,收盘报价7977元/吨。 2. 356.8亿!中石化又一百万吨乙烯获批!目标打造2000亿元企业 近日,湖南省生态环境厅发布公告,拟于近期对《中国石化岳阳地区100万吨/年乙烯炼化一体化及炼油配套改造项目环境影响报告书》进行批复。中石化湖南石油化工有限公司拟投资356.8亿元,主要建设内容包括两部分:(1)中国石化岳阳地区100万吨/年乙烯炼化一体化部分;(2)中国石化岳阳地区100万/年乙烯化一体化(炼油配套改造)部分。 3. 重庆明确合成材料产业4大发展方向,2027年合成材料产值达到1000亿元 近日,重庆市经济和信息化委员会印发的《重庆市合成材料产业高质量发展行动计划(20232027年)》(以下简称《计划》)提出,到2027年合成材料产值达到1000亿元,年均增速约10%。重庆市明确了合成材料产业4大发展方向,即做大做强优势合成材料产业链,规划发展成长型合成材料产业,积极发展氟材料,培育发展可降解材料产业。《计划》确定了加强资源要素保障,规划建设烯烃、芳烃等基础化工原料本地生产,优化产业发展布局,鼓励企业融合发展,加强招商引资工作,加强危险化学品生产储存管理等6大主要任务。 4. 最新突破!美团与东华大学携手,将外卖餐盒变身T恤! 12月6日下午,一场由东华大学先进低维材料中心、纤维材料改性国家重点实验室、美团青山科技基金联合举办的首款再生餐盒料制备低碳丙纶面料发布会在东华大学松江校区举行。在美团青山科技基金的支持下,来自东华大学的科学家们创造性地提出把废旧餐盒通过加工改性,制备得到超细旦丙纶纤维,并做成具备快干功能的面料和T恤。这条技术路线的打通,将为外卖餐盒提供一个具备较高价值的回收场景,从而避免相应的环境污染。 5. 盛禧奥在意大利开设PMMA解聚工厂,助力塑料价值链可持续发展 特种材料解决方案提供商盛禧奥(Trinseo)正在意大利罗镇开设新一代聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 解聚工厂,帮助提升可持续塑料的潜力。该示范装置计划于2024年第一季度投入运行,标志着将重塑塑料生态系统作为循环经济一部分迈出了关键一步。据悉,该解聚工艺旨在实现报废PMMA以及其他难以回收的结构的有效回收,这些结构最终将用于生产丙烯酸树脂、板材和含有回收材料的化合物。 6.巴斯夫携手沃莱新材,以整合创新解决方案共推光伏行业发展 近日,巴斯夫与沃莱新材签署合作谅解备忘录(MoU),这一合作旨在加强双方在光伏复合材料边框领域的技术与产品创新,共促绿色能源的进一步发展,助力实现可持续目标。根据此备忘录,巴斯夫特性材料部门和巴斯夫涂料部门将依托复合材料与水性涂料的整体创新解决方案,及沃莱新材在光伏复合材料边框领域独家的边框设计、安装结构及连接方式等专利优势,共同在原材料供应、产品开发、市场拓展、全球推广等多个层面进行广泛和深入的合作,携手推动聚氨酯复合材料边框在光伏行业的应用,探索光伏行业在海、漠、房等不同场景下的未来发展。 7. 总投资30亿元!聚石化学在安庆建设聚苯乙烯项目 近日,安庆聚信新材料有限公司举行聚苯乙烯项目竣工仪式暨电子化学品项目开工仪式。据了解,安庆聚信高端新材料项目,占地300亩,总投资约30亿元,配套建设5300平方米研发中心,项目全面达产后,年产值预计达75亿元。其中,一期聚苯乙烯项目总投资20亿元。二期电子化学品项目投资10.5亿元,规划生产LCD显示用光刻胶和聚酰亚胺单体,有助于新型显示和半导体产业完善上游原料国产化配套,预计2024年底竣工投产。第三期为年产30万吨可降解塑料项目。 8. 世界首条110千伏接枝聚丙烯绝缘环保电缆研制成功 近日,从南方电网广东电网公司电力科学研究院获悉,由该院牵头研制的世界首条110千伏接枝改性聚丙烯绝缘环保电缆,已顺利通过全部型式试验检测,各项性能指标均达到产品设计要求,这标志着国际上首台由我国掌握原创技术和自主知识产权的高电压等级接枝聚丙烯环保电缆研制成功。经型式试验验证,该电缆系统导体长期运行温度可达105℃,与长期运行温度90℃的传统交联聚乙烯电缆比较,载流量可提升10%以上,有效解决部分电缆线路输送容量卡脖子问题,为我国电网中、高压电缆绿色经济运行提供重要支撑,也进一步验证了聚丙烯材料接枝改性技术和聚丙烯电缆加工性能,为更高电压等级环保电缆研制奠定基础。 【终端要闻】 - 汽车 - 1. 中国首次成全球最大汽车出口国!乘联会:全年出口将破500万 12月6日,乘联会发布了11月份乘用车市场零售情况。初步统计乘用车11月1-30日市场零售206.2万辆,同比增长25%,环比增长1%;今年以来累计零售1,932.8万辆,同比增长5%。乘联会指出,新能源车出口暴增带动中国汽车出口的表现,而且出口数量和均价均强势增长。海关数据显示,2023年1-10月中国汽车出口424万辆,出口增速58%,全年正常情况下应该可以突破500万辆。中国汽车出口目前已经超过日本、德国,成为世界第一大出口国。 2. 欧盟将为电池制造商提供30亿欧元补贴 据《金融时报》报道,欧盟将向电池制造商提供30亿欧元补贴,以试图赶上中国。12月6日,欧盟委员会(European Commission)提出了上述计划,作为与英国达成的一项潜在协议的一部分。当天,欧盟建议将针对英国电动汽车的关税推迟三年。报道称,这30亿欧元将来自欧盟的创新基金(Innovation Fund),而该基金的资金来自销售碳排放许可证。此次对于电池制造商的补贴将持续到2026年底,将流向最高效、最可持续的电池产品。 3. 蔚来第2200座换电站正式上线 用户累计换电超3300万次 12月6日,蔚来汽车迈入了一个具有里程碑意义的时刻,第2200座换电站于G30连霍高速武威服务区正式上线。据悉,蔚来已累计提供超过3300万次的换电服务,日均换电次数高达6万次,这意味着平均每1.44秒就有一台车从换电站满电出发。截至目前,蔚来已在全国布局了2200座换电站,其中695座高速换电站、充电站3485座、充电桩20455根、三方桩960000+根。 4. 陶氏公司携手捷豹路虎,共研可持续发展新动向 今日,陶氏公司官方宣布,其MobilityScience团队将与捷豹路虎(JLR)展开新合作。这一新阶段的合作将有助于陶氏公司和JLR共同创新发展,加速可持续方案制定,助力实现双方共同的净零碳排放目标。 - 包装 - 1. 湛新发布高阻隔性水性PUD,解决包材可回收利用难题 湛新近期推出具有高阻隔性能的聚氨酯分散体PUD产品,用于为包装行业提供可持续发展的解决方案,推动该行业向高效、可回收利用的可持续方向发展。通过取代多基材包装中的各种阻隔涂层,PUD可以在不牺牲软包装功能要求的情况下创建单一材料包装,大大简化回收过程。这一贡献对于开发符合消费者需求、零售商和监管机构的更加环保和循环的包装解决方案至关重要。 2. 诺基亚新型环保产品包装:更小更紧凑、采用生物降解材料制造 据外媒 Nokiamob 报道,诺基亚日前展示了新型环保产品包装,号称相比从前的包装更紧凑,包装尺寸缩小 60%、重量降低 44%。诺基亚宣称这款包装符合 FSC 的完全可回收的纸板组件组成,使用 100% 基于回收纤维的解决方案,配有防跌落缓冲材料,允许重复使用,号称能够大幅减少垃圾填埋场废物和环境危害,以及减少焚烧和海洋污染导致的二氧化碳排放量。 3. 2027年全球软包装市场规模有望突破9000亿元以上! 2027年,全球软包装市场有望迎来一个巨大的增长机遇。在下游应用需求的大力驱动下,全球软包装市场发展迅速。预计在未来4年内,该市场将维持着接近5%的年均复合增长率,到2027年有望突破9000亿元以上。 4. Novolex推出用10%回收塑料制成的食品包装容器 Novolex推出了可回收的食品包装容器,其消费后回收(PCR)含量至少为10%。新产品包括各种尺寸的甜点杯、防篡改容器、蛋糕容器和烘焙夹层盒。三种尺寸的透明杯,盖子全部用PET制成。其中,招牌甜点杯的底座和盖子采用专利的EZ Release系统,配有易于使用的升降标签。 - 电子 - 实施碳中和政策!宏碁预告新款笔记本,外壳采用超过60%的可回收塑料 宏碁推出新款 Aspire Vero 16 笔记本电脑,该产品将配备全新设计的超频处理器,并从这一代起实施碳中和政策。相较于之前的型号,Vero 系列笔记本外壳采用超过 60% 的可回收塑料混合制造,表面不含挥发性有机化合物、油漆或添加剂。触控板则使用了由海洋垃圾回收而来的塑料制成。此外,在包装方面,宏碁正在与供应商合作,使用 FSC 认证的 100% 再生纸箱来包装产品。在运输物流方面,宏碁在多个航线上采取生物燃料方案以减少集装箱的排放。最后,在回收与维修方面,机身采用了标准规格螺丝设计,方便用户进行拆卸、维修、升级或回收利用。 - 医疗 - 最新!国家药典委公示16个药包材检测方法标准 12月7日,国家药典委员会官网公示16个药包材相关检测方法标准,包括药包材溶出物测定法、药包材不溶性微粒测定法、药包材溶剂残留量测定法、药包材环氧乙烷测定法和药品包装用塑料容器及组件12个通用检测方法,其中药包材溶出物测定法、药包材不溶性微粒测定法和药包材环氧乙烷测定法为第二次公示。
来源: 专塑视界 2023-12-07
发泡聚苯乙烯 (EPS) 微塑料占亚洲海滩塑料碎片的 40% 以上,被认为是造成海洋塑料污染的重要因素。最近,对EPS包装的禁令势头强劲,特别是在欧盟和更广泛的加勒比地区。斐济、菲律宾和美国各地也颁布禁止使用 EPS 包装的立法。 随着《联合国塑料污染条约》的不断发展,170多个国家的政府正在努力制定政策措施,以应对难以回收的塑料对环境的负面影响。在可预见的未来,对 EPS 包装材料实行禁令、征税和增加处置费将成为趋势,尤其是在缺乏回收基础设施的地区。 瓦楞纸包装:可持续的替代品 瓦楞包装100%可回收和100%可堆肥,是理想的包装解决方案。Mondi 的瓦楞纸包装是各种由再生纤维制成的瓦楞纸箱产品组合。纸质包装在欧洲有82.5% 回收率,超过所有其他包装材料的综合回收率,在全球范围内具有巨大潜力。纸纤维可以多次高质量地回收,保持纤维的循环。 作为可持续增长的合作伙伴,Mondi 材料和设计专家正在开发高性能瓦楞纸解决方案,以实现白色家电和电子设备向循环包装的转变。长期以来,各行业一直依赖易碎的 EPS 材料来保护贵重货物。到目前为止,从成本角度来看,用纸质解决方案取代 EPS 材料的成本是让人望而却步,但欧盟包装和包装废物指令 (PPWD) 下,生产者责任指令更为重要。 舒适且坚固:可回收、高效且可持续 对于白色家电和电子包装而言,没有灵丹妙药EPS 在运输过程中可能会碎裂或破裂,从而导致代价高昂的产品损坏和退货。在设计 SnugStrong 瓦楞纸解决方案时,Mondi 召集了整个专家团队与客户合作,了解他们的生产线和包装要求。无论是开发可回收的多材料包装概念,还是制定在较长时间内逐步取代 EPS 组件的计划,通过合作都可以找到可持续且可行的解决方案。 通过着手替代包装中的 EPS 材料,制造商在与 Mondi 合作创建完全可回收的包装解决方案,同时优化和自动化其包装流程。可回收包装满足消费者对可持续性的需求,也满足即将到来的立法要求。 平衡保护、成本和可持续性 Mondi 的 SnugStrong 瓦楞纸解决方案更具优势:可以减轻供应链的复杂性,改进包装流程,让品牌变得更加环保,定制的 100% 纸质工业包装为白色家电和电子设备提供出色的保护。此外,SnugStrong采用平放形式交付,比传统 EPS 包装所需的空间更少,从而使组件解决方案更易于处理,且存储和运输成本更低。 很难再成本和可持续性之间取得平衡,Mondi 的 SnugStrong 瓦楞纸解决方案的确是 EPS 的一种经济高效且可行的替代方案。 (本文为专塑视界原创编译内容,转载请标明出处。原文来源:packaging360)
来源: 专塑编译 2023-12-07
12月5日,据国家知识产权局消息,浙江海象新材料股份有限公司申请一项名为一种可降解地板及其制备方法,公开号CN117162622A,申请日期为2023年9月。 摘要:本发明公开了一种可降解地板及制备方法。本发明所制备的可降解地板采用了多层结构制备成复合地板,包含表面层、中间层和第一底片层,其中表面层包含耐磨层、装饰层和第二底片层。本发明采用复合地板的结构和环保可降解原料,通过严格控制制备工艺条件,制备得到的可降解地板稳定性好、耐用性强、环保性高。与现有技术相比,本发明采用改性大豆蛋白系列胶粘剂,提升了可降解地板的稳定性和抗菌性,并且降低了地板的甲醛释放量,减少了环境污染。本发明制备方法简单,便于量产,值得推广。 一种可降解地板的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)耐磨层的制备:将聚乳酸树脂、增塑剂,耐水解剂和丙烯酸类共聚物于混合机混合;然后利用密炼机塑化;经过压机压成型;冷却后裁剪,得到耐磨层; (2)第二底片层的制备:将聚乳酸树脂、增塑剂、耐水解剂、丙烯酸类共聚物、云母粉和润滑剂于混合机混合;然后利用密炼机塑化;经过压机压成型;冷却后裁剪,得到第二底片层; (3)表面层的制备:将耐磨层、装饰层和第二底片层自上而下叠料;叠料完成后推入压机,经热压处理和冷压处理后,卸料,得表面层; (4)中间层的制备:将软木木屑、防火剂、防水剂和防腐剂于混合机混合,得混合物;将粘合剂和混合物转入高速混合机混合均匀;通过挤出机挤出成型,得中间层; (5)第一底片层的制备:将聚乳酸树脂、增塑剂、耐水解剂、丙烯酸类共聚物、云母粉和润滑剂于混合机混合;然后利用密炼机塑化;经过压机压成型;冷却后裁剪,得到第一底片层; (6)将步骤(3)所得的表面层进行UV热处理; (7)将UV热处理后的表面层通过胶粘剂与步骤(4)所得的中间层相贴,其中中间层与表面层中的第二底层相接触;将步骤(5)所得的第一底片层通过胶粘剂与中间层相贴,得到复合板,其中,所述胶粘剂为大豆蛋白系列胶粘剂; (8)通过恒温热压机将步骤(7)所得的复合板热压处理,得可降解地板。 浙江海象新材料股份有限公司成立于2013年,2020年9月挂牌上市,是国内领先的PVC地板生产商及出口商。因其在PVC弹性地板研发、生产制造方面的突出成就,荣获国家高新技术企业、浙江省专精特新中小企业、浙江省科技型中小企业、国内领先的PVC地板专业制造商、国内高级弹性地板行业的骨干企业等称号。
来源: 可降解可循环中心 2023-12-07
Amni Soul Eco是Fulgar在欧洲生产和销售的快速降解纱线,具有高性能、时尚和低环境影响等优势。Fulgar表示,Amni Soul Eco的配方经过了进一步微调,现已通过测试,证明其在海洋环境中快速降解,且不会影响产品的性能。 Fulgar在一份声明中称:我们迫切需要找到快速应对环境可持续性挑战的方法,以应对人类对气候和地球日益明显的影响,这意味着我们必须采取前所未有的行动。政府需要启动有远见的战略,同时呼吁企业和消费者采用新的生产和消费方式,以尽量减少对生态系统的影响。 最复杂的问题之一是新出现的微塑料问题。这些小于五毫米的微小碎片是塑料中聚合物降解的结果。它们在我们的海洋、河流和陆地中的存在越来越多,并对海洋动物群和生物多样性产生影响。 Fulgar表示,一些公司正在这一领域有所作为,他们开始生产可生物降解材料,这些材料在进入自然环境时可以更快地分解。 Fulgar是意大利化学纱线生产的卓越中心,长期致力于可持续发展。Amni Soul Eco是其产品组合中最有趣的产品之一,是2014年与罗地亚索尔维集团合作推出的可生物降解尼龙纱线。这款创新的高性能产品仍然是Fulgar生态尼龙产品系列中的旗舰产品。 对纱线进行的最新测试证实了其降解性。该公司表示,使用Amni Soul Eco制成的服装洗涤时释放的微塑料在海洋环境中的分解速度比传统合成纱线的微塑料快20倍。此外,土壤中的分解也迅速发生。通过循环水和特殊的温室气体减排处理,其制成的材料在生产过程中也是可持续的。 Amni Soul Eco技术旨在赋予面料持久的性能,其可生物降解成分不会对穿着、质量和舒适度产生负面影响。Fulgar保证了尼龙在服装使用寿命期间的高性能,提供轻盈性、卓越的透气性以及出色的吸湿排汗、耐用性和着色效果。 Herno、Colmar和Save the Duck等知名品牌都在其系列中选择了Amni Soul Eco纱线,这证明了其可靠性和多功能性,以及在不牺牲风格和性能的情况下重新定义时尚界标准的能力。 Fulgar 总结道:生态纱线市场在不断发展,Fulgar在该领域展示了一种开创性的方法,满足客户公司不断增长的需求,寻求有效的解决方案,帮助他们实现自己的可持续发展目标。对于纺织行业来说,这是一个真正减少环境影响的独特机会。 Amni Soul Eco纱线的生物降解性能通过ASTM D5511和ASTM D6691标准测试方法测定。该纱线还符合Oeko-TEX STD 100 CLASS I附录6认证,并根据 LCA(生命周期评估)模型保证纱线的数据透明度,以识别和实施改进,使产品和工艺更具可持续性。
来源: 环球聚氨酯网 2023-12-07
树脂基复合材料具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀、可整体成型等特点,因此被广泛应用于航空航天领域。以树脂基复合材料代替金属材料可使飞机减重 10%~40%,而其结构设计成本也可以降低 15%~30%。自20 世纪 80 年代起,复合材料在民用航空领域的应用逐渐增多,1980 年,复合材料在空客(Airbus)公司的A300/310 飞机上的应用仅占约8 % ,随后在 A380 飞机上,复合材料的用量提升至约占结构重量的 25%,而目前的 A350XWB 飞机上的复合材料用量甚至已提高到约 52 % 。 作为商用大飞机的标志性机型,Airbus A380 飞机上大量结构采用了碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP),同时结合先进的整体化设计思路,以及自动铺带(Automated tape laying, ATL)、自动铺丝(Automated fiber placement, AFP)等高度自动化手段进行制造,以达到高效率、高质量稳定性的效果,如图 1 所示。 图1 Airbus A380上的复合材料大型整体部件 相较于热固性复合材料,热塑性复合材料具有韧性好、疲劳强度高、冲击损伤容限高、成型周期短、易储存、可回收等优势。随着欧洲热塑性经济可承受性航空主结构(Thermoplastic affordable primary aircraft structure, TAPAS)、TAPAS 2、清洁天空(Clean Sky)、Clean Sky 2等一系列计划的相继推出,民用航空结构对航空材料的经济性、环保性等提出了更高的要求,热塑性复合材料因此成为研究和应用的焦点。图 2为高性能热塑性复合材料在民用航空应用中的发展历程,可以看出,高性能热塑性复合材料在民用航空应用中的地位愈发重要,表现为材料的种类不断增加,应用部位及结构形式变得多样,且逐渐从次承力结构向主承力结构发展。 图2 高性能热塑性复合材料在民用航空应用中的发展历程 目前,国际上高性能热塑性复合材料生产制造商主要包括荷兰Fokker(现已被英国GKN 收购)、TenCate(现已被日本 Toray 收购)、DTC、荷兰国家航空航天实验室(NLR),欧盟 Airbus,比利时 Solvay,德国 Evonik,美国 Boeing、Cytec(现已被比利时 Solvay 收购)、Hexcel、Ticona、Fiberforge,日本 Teijin 等。经过几十年的发展,业已形成了一系列商品化的热塑性树脂、预浸料等材料牌号。其中,增强材料主要包括碳纤维(Carbon fiber, CF)、玻璃纤维(Glass fiber, GF)等;高性能热塑性树脂基体主要包括聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide, PPS)、聚 芳 醚 酮(Poly aryl ether ketone, PAEK)、聚醚醚酮(Poly etherether ketone, PEEK)、聚醚酮酮(Poly ether ketone ketone, PEKK)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide, PEI)等;预浸料主要有 TenCate Cetex 系列、Solvay APC 系列、Teijin Tenax 系列等。本文主要综述国外民用航空领域中先进热塑性复合材料的应用情况,为国内热塑性复合材料的应用方向提供参考。 聚苯硫醚复合材料 PPS 是特种工程塑料的典型代表之一,分子结构为苯环与硫原子交替相连而成的线性结构。在凝聚态结构上,PPS 易于结晶,结晶度将近70%,因此,具有良好的热稳定性、化 学稳定性以及尺寸稳定性等。PPS主要具有以下 5 个方面的性能优势。 (1)优异的耐热性能。PPS 熔点超过 280℃,热变形温度超过 260℃,且经过高温热老化处理后的强度保持率较高。 (2)自阻燃性。PPS 自身具有阻燃性,不加阻燃剂阻燃级别就可以达到 UL94 V0 级。 (3)良好的力学性能。PPS 属于脆性材料,具有良好的耐蠕变性能,表面硬度高,具有良好的耐磨性,与碳纤维等材料复合,还表现出良好的自润滑性。 (4)优异的耐化学腐蚀、耐辐照性能。PPS 在 200℃以下几乎不溶于任何溶剂,能耐受几乎所有无机物,耐辐射剂量高达108Gy。 (5)良好的加工性能。PPS 熔体黏度较低,作为复合材料的树脂基体,对于增强体的流动浸润效果极佳。 由于 PPS 具有以上性能优势,且相较于其他高性能热塑性树脂又具有易加工、成本低的特点,因此成为制造复合材料的优良树脂基体。目前商品化的 PPS 预浸料主要由TenCate 公司及 Fiberforge 公司提供,所采用的树脂原料来源于 Ticona 公司的 PPS Fortron 系列牌号,TenCate公司的 Cetex TC1100 PPS 热塑性复合材料力学性能如表 1 所示。包括座椅架、支架、龙骨梁、肋、固定翼、尾翼、进气管、内饰等各类以 PPS作为树脂基体的热塑性复合材料结构在民用航空领域得到了广泛的应用,如表 2 所示。 表1 Cetex TC1100 PPS热塑性复合材料力学性能 表2 PPS复合材料主要应用机型及部位 Fokker 公司采用 GF/PPS 复合材料为空客 A340 飞机制造了机翼前缘,后又应用于 A380 机型上,如图 3 所示。作为承力结构,该结构原为铝合金材质,通过优化热塑性复合材料焊接工艺,成功替换为 GF/PPS复合材料,实现了大幅减重的目标。同时,Fokker 公司还计划开发下一代 PPS 复合材料制品,采用 CF 增强,制造如 Gulfstream G650 和 Dassault F5X 商用喷气式飞机尾部操纵面。 (a)机翼前缘外表 (b)机翼前缘内部结构 图3 Airbus A380飞机的GF/PPS热塑性复合材料机翼前缘 Fokker 公司采用 CF/PPS 热塑性复合材料,制造 Gulfstream G650飞机的方向舵和升降舵,如图 4 所示。预浸料采用 TenCate 公司的 Cetex 系列,树脂为 Ticona 公司的 Fortron PPS。采用热塑性复合材料替代原环氧树脂复合材料夹层结构,其重量减轻约 10%,成本降低约20%。Fokker 公司凭借该热塑性复合材料方向舵和升降舵的感应焊接技术获得了 2010 年 JEC 航空类的创新大奖。 图4 Fokker公司研制的CF/PPS热塑性复合材料舵面 能够采用焊接技术进行连接,是热塑性复合材料在航空结构上得到大力开发的主要原因之一。采用焊接连接的方式,避免了装配钻孔对复合材料力学性能的影响,减少了紧固件的使用,从而大幅降低了结构重量和装配成本。德国宇航中心(DLR)轻量化生产技术中心采用电阻焊接技术制造了新 A320 飞机后压力舱壁展示件。该技术的创新之处在于采用碳纤维结作为电阻元件替代原金属网,并通过弯曲的金属焊接桥施加压力,将 8 块 CF/PPS 复合材料部件焊接起来,如图 5 所示。 (a)后压力舱壁连接形式 (b)后压力舱壁零件 图5 Airbus A320飞机CF/PPS热塑性复合材料后压力舱壁展示件 A350 的机身连接角片使用TenCate 公司的 Cetex CF/PPS 热塑性预浸料,采用热压工艺成型,如图6 所示,整个机身使用的角片数量可达数千个。该预浸料使用 Teijin 公司的 Tenax 热塑性碳纤维织物作为增强体,特点是将 PEEK 用作碳纤维的上浆剂。该技术作为 Teijin 公司的核心技术,避免了热塑性复合材料成型前的去浆处理,改善了纤维与树脂的界面黏结性。Teijin 公司在欧洲建成了年产 1700t 热塑性树脂上浆碳纤维生产线,进而开发出 PEEK、PEKK、PPS 等热塑性单向预浸材料。 图6 Airbus A350飞机CF/PPS热塑性复合材料机身连接角片 飞机发动机短舱吊架是热塑性复合材料应用的重点部位,如图 7(a)所示。A340 飞机发动机短舱吊挂表面由 12 类、共 22 件蒙皮结构覆盖,均采用 CF/PPS 材料制造。结构长度 700~1400mm,宽度 200~400mm,厚度 2.8mm,具有复杂双曲率外型,表面铺设有防雷击铜网表面膜,如图7(b)所示。 (a)短舱吊架 (b)短舱吊架蒙皮 图7 Airbus A340飞机发动机短舱吊架 由法国 Daher 公司承制的空客A380 飞机发动机短舱吊架蒙皮,如图 8 所示。该结构是 A380 飞机发动机上 50 块短舱吊架蒙皮之一,采用 TenCate Cetex TC1100 CF/PPS 材料制造。该材料除具有优异的韧性和耐腐蚀性之外,还具有自熄阻燃性,可采用冲压工艺成型,从而极大提高了成型效率。 图8 Airbus A380飞机发动机短舱吊架蒙皮
树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding,简称RTM)是将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并固化的工艺方法。该项技术可不用预浸料、热压罐,有效地降低设备成本、成型成本。该项技术近年来发展很快,在飞机工业、汽车工业、舰船工业等领域应用日益广泛,并研究发展出RFI、VARTM、SCRIMP、SPRINT等多种分支,满足不同领域的应用需求。 RTM起始于50年代,是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术。 SMC、BMC模压、注射成型、RTM、VEC技术都属闭模成型工艺。由于环境法的制定和对产品要求的提高使敞模成型复合材料日益受到限制,促使了闭模成型技术的应用,近年来尤其促进了RTM技术的革新和发展。 基本原理 RTM的基本原理是在设计好的模具中,预先放入经合理设计、剪裁或经机械化预成形的增强材料。模具需有周边密封和紧固,并保证树脂流动顺畅;闭模后注入定量树脂,待树脂固化后即可脱模得到所期望产品。 综上,通过RTM工艺,我们可以 ①制造两面光的制品; ②成型效率高; ③闭模操作,不污染环境,不损害工人健康; ④增强材料可以任意方向铺放,容易实现按制品受力状况例题铺放增强材料; ⑤原材料及能源消耗少; ⑥建厂投资少。 RTM工艺的由来 复合材料的成型工艺是改进并提升先进树脂基复合材料性能的关键。 传统的成型工艺有手糊成型,模压成型,缠绕成型,拉挤成型,喷射成型,注射成型等等。 目前我国基本以手糊成型为主,需要手工作业把纤维增强材料和树脂交替铺在模具内,前期工艺繁琐,生产效率低,生产安全性差,且人工成本较高,不适合大规模生产。 手糊成型流程图 而今发展迅速的树脂传递模塑(RTM)成型工艺则可有效规避手糊成型的诸多缺点,具有高效生产大面积复杂构件、低人工和消耗成本、高效率快速成型和环保等优点,并且模具制作方便,可设计性强,层压板尺寸结构稳定性良好,力学性能优异,制造出的层压板表面光洁美观等优良特点,为大量产业化生产先进树脂基复合材料提供了条件,从而满足日益增长的对复合材料应用的需求。 传统RTM工艺 传统RTM工艺过程如下图所示。模具中空气的存在会使成品有很大缺陷,为了能够从模具内部输出空气,RTM模具必须至少具有一个用于注入树脂的入口和一个出口,有时也有多个输入和输出。根据固化剂和树脂在注射前混合还是注射后混合,将此成型工艺分别分为单组分注射和双组分注射,其中双组分注射是在注入模腔前在混合器中按特定的比例混合。 相比于传统工艺,如手工成型和模压成型等,RTM具有较大的优势,简化了生产工艺步骤,提高了生产效率,极大降低了人工成本,避免了工人接触树脂等原材料造成的安全性能等问题,为大规模生产先进复合材料提供了途径。 然而RTM成型工艺仍有一些弊端,例如: 1)树脂对增强纤维的浸渍率不高,存在气孔、干斑、富树脂的缺陷,严重影响制品的使用性能和质量品质; 2)由于增强材料在模具型腔中要经过带压树脂的流动和充模过程,会带动甚至冲散纤维,造成复合材料成型制品中纤维屈曲,纤维量分布不均甚至纤维含量较少,从而使制品力学性能大幅度降低 3)制作大型制品时模腔面积较大,模塑过程中可能出现树脂流动不均匀的现象,在一定程度上较难预测并控制树脂实际流动与浸润纤维的程度。 基于以上RTM的优点与弊端,后期又改进发展了高压树脂传递模塑成型(HP-RTM),真空辅助树脂灌注工艺(VARTM),西门树脂浸渍技术(SCRIMP)成型工艺,轻质RTM(LRTM)等工艺。 RTM工艺的进阶发展 HP-RTM成型工艺是RTM的衍生发展工艺,主要分为高压注射成型工艺(HP-IRTM)和高压压缩成型工艺(HP-CRTM)。这类工艺总体都是借助高压制造出低孔隙率和高纤维体积分数的制品。此类工艺对模具硬度等要求较高,否则容易变形,从而引起干纤维、纤维析出等问题。 HP-IRTM成型工艺首先是将纤维预制体置入到模腔中,形成一个完全封闭的模腔,之后再抽真空,这些步骤和传统RTM工艺的是一样的。不同的是,注射时要先把树脂和固化剂混合后高压注射到模腔中,这样可以极大缩短填充时间,提供生产效率,同时保持制品的表面质量和良好的形貌,可得纤维体积分数较大的制品。 HP-CRTM成型工艺是将纤维预制体放入模腔中,在上模表面和纤维预制体之间留有一个间隙,之后同样抽真空,故此工艺的注射压力可以远小于HP-IRTM,对模具硬度要求也较HP-IRTM低,但注射后需有压缩过程,模腔压力控制闭合模具间隙,随着间隙减小将树脂完全挤压到纤维中,间隙完全闭合后得到最终制品的厚度,这一步会显著影响到制品的纤维体积分数,而纤维体积分数是表征力学性能和加工性能之间平衡的关键因素。 VARTM是一种新型单面成型经济高效的工艺,适合用于生产大型制件。预制体放入模具后,顶部用真空袋密封,在真空的状态下,注入树脂 (注入压力通常<0.6985 MPa)或利用真空负压直接吸入树脂,有效避免了树脂浸渍纤维预制体产生气泡等缺陷,并且此时树脂有更好的流动性,能够充分浸渍纤维预制体,最后在常温下固化、脱膜,得到复合材料制品。 在航天方面,利用VARTM成型工艺可以获得更好的卫星天线反射器。制造反射器时要求反射面要尽可能地避免在制做过程中的变形,提高了尺寸的精度和稳定性,确保反射器的质量良好。有研究者做实验验证了使用高压釜制造工艺制造的反射器反射面的回弹变形为 0. 37 mm; 而使用VARTM工艺制造的反射器反射面的回弹变形为 0.35 mm,有近 5%的差异,充分体现了VARTM成型工艺在卫星反射器制造上的性能优势。 VARTM成型工艺不仅工艺成本低,经济效益高,而且制品有较高的力学性能和稳定性等,同时也一定程度降低了VOC污染,是未来制作大型复合材料制品的有效途径之一。 RTM工艺应用展望 在复合材料广泛应用的今天,RTM的衍生工艺经过科研工作者们的不断改进和补充,在各种成型工艺中独树一帜,表现出经久不衰的生命力。 通过模具和控制技术的改进继续减少浪费,降低VOC排放和成本,不仅有益于复合材料的大规模商业化生产,满足日益增长的材料需求,同时有利于绿色可持续发展,实现绿色工艺的环保要求。 不论是与民生息息相关的汽车工业,还是与国家实力相关联的军工、航天工业,RTM及其衍生工艺都可以满足要求。 今后RTM及其衍生工艺的发展必将与互联网时代接轨,计算机模拟技术的支持将给RTM工艺带来无限可能。
来源: 复材人 2023-12-07
全球领先的特种材料供应商索尔维宣布推出 SolvaLite 716 FR,这是一种创新的快速固化环氧预浸料系统,专为高级纯电动汽车 (BEV) 的各种结构部件和增强材料而设计。 汽车行业需要新的电池组件材料解决方案,与传统的热固性预浸料和铝相比,具有优异的阻燃性,并且在发生热失控时可以让乘客有足够的逃生时间。索尔维运输营销经理 Stefano Montani 解释道。 结构电池外壳解决方案还必须确保可靠的 EMI 屏蔽性能,并能够以高生产率高效地进行大批量加工。与现有解决方案相比,我们新的SolvaLite预浸料结合了所有这些特性,具有显著的轻量化潜力。 SolvaLite 716 FR 主要针对优质和超优质纯电动汽车的阻燃电池外壳应用。它的干燥玻璃化转变温度 (Tg) 为 145C (293 F),并且在实际 UL 2596 可燃性测试中通过提供 2mm 壁厚的保护,表现优于铝和不连续纤维复合材料。除了汽车行业之外,这种新材料还为其他部件开辟了广阔的潜力,在这些部件中,防火安全是满足通用 UL94 V-0 规范的关键。 该系统专为快速固化而设计,在 150C (302F) 下提供 8 分钟的加压固化时间;具有更高的温度和更短的循环时间能力,旨在帮助加工商实现更高效的生产路线,例如索尔维专有的双隔膜成型 (DDF) 技术。 SolvaLite 716 FR 有一系列精心挑选的格式和连续纤维类型,旨在满足最恶劣负载条件下最苛刻的机械要求,最大限度地减少部件厚度并优化外壳体积,以提高体积能量密度或车辆 z 高度。 SolvaLite 716 FR 将于 2023 年底投入商用。
来源: 专塑编译 2023-12-06
树脂基复合材料以其轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀等一系列性能优势,逐渐发展成为航空结构不可或缺的材料体系。按照基体树脂的种类,可以将树脂基复合材料分为热固性和热塑性两大类。由于热塑性复合材料预浸料制备及成型加工困难大,限制了其在飞机及发动机结构的广泛应用。以往针对热固性复合材料的研究较多,应用也较为成熟。然而热固性复合材料的韧性不足,受低速冲击载荷存在敏感的分层问题,限制了其在航空结构上的进一步应用。 热塑性树脂由于本身的凝聚态结构赋予其高韧性,使其复合材料相对传统的热固性复合材料具有更为优异的性能,以及广阔的应用前景。除性能要求外,国内外对于航空业的环保性提出了更高的要求,欧盟据此提出了针对性的大型科研计划清洁天空(Clean Sky)计划,目的在于通过降低能耗和噪声污染,减小航空运输对环境的影响。由于热塑性复合材料的成型过程中不发生化学反应,因此具有可回收再利用的独特优势,在提升性能的同时,对环境友好。同时,其预浸料可在常温下无限期储存,成型效率高,能够有效降低制造成本。 由于以上优势,热塑性复合材料已在大型民航飞机、直升机等航空领域取得广泛应用。如空客A350飞机机身卡箍采用 TenCate 公司的碳纤维织物增强 PPS热塑性复合材料制造,如图 1 所示;空客 H160 直升机采用碳纤维增强 PEEK 热塑性复合材料代替原钛合金材料制造旋翼桨毂中央件,在降低制造成本、减轻重量的同时,提高了结构损伤容限及可维护性,标志着热塑性复合材料在直升机主承力结构上的成功应用,如图 2所示。 在航空发动机领域,热塑性复合材料虽无法满足涡轮盘等热端部件的使用要求,但在发动机冷端部件及短舱结构上具有广阔的应用空间。目前,国外厂商已经在吊挂、进气道降噪声衬等部位使用大量热塑性复合材料,并有 GKN 航空福克公司的专家认为在风扇罩上可以借鉴飞机经验应用热塑性复合材料,如图 3 所示。 1► 高性能热塑性复合材料及其成型工艺 目前航空结构中使用的复合材料绝大多数采用环氧、双马、聚酰亚胺等热固性树脂作为基体。与热固性树脂基复合材料相比,热塑性树脂基复合材料具有下列优势: (1)经合理优化凝聚态结构的热塑性基体具有较高的基体韧性,热塑性树脂基复合材料耐疲劳性能好,冲击损伤阻抗和损伤容限都比热固性树脂基复合材料高。 (2)孔隙率低,吸湿率低,耐环境性能好。 (3)成型过程为熔融固结的物理过程,没有固化反应,因此可重复成型和焊接成型,成型周期短、效率高、可修补。 (4)热塑性预浸料可以室温储存,且有近乎无限的储存期。 经过多年的技术积累,国外已逐步建立起热塑性复合材料完整的技术体系,主要供应商包括荷兰的TenCate、美国的 Cytec 等公司,近年来,德国 Evonik 公司以及日本 Teijin 公司也陆续开发了热塑性复合材料体系。国外热塑性复合材料制造商主要提供的热塑性复合材料有碳纤维、玻璃纤维及芳纶纤维增强的聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)等高性能热塑性树脂。这其中以荷兰TenCate 公司的材料体系及应用技术体系最为完整。表 1 列举了国外著名制造商商品化的热塑性预浸料牌号,已形成不同种类、不同耐温等级的材料体系,并在航空发动机、商用大飞机、直升机,以及无人机等各类航空结构上均取得广泛应用。 除完善的材料体系外,国外在热塑性复合材料的成型工艺方面也已发展了包括模压成型、热压罐成型、隔膜成型、冲压成型以及自动铺放成型(Automated Fiber Placement, AFP)等多种成型工艺技术。 其中,AFP 技术目前已成为热塑性复合材料低成本快速成型工艺技术的代表。由于热塑性复合材料的成型是一个先熔化再凝固的物理变化过程,采用 AFP 技术,实现了对预浸料加热融化、自动铺放、原位固化的同步工艺过程实施,从而极大地提高了成型效率、降低了能耗,降低了复合材料的制造成本,AFP 成型过程如图 4所示。对于大尺寸制件,采用 AFP 技术避免了固化时由于使用热压罐对于制件尺寸的限制,以及模具热膨胀系数不匹配的问题。此外,利用单向带短切纤维模压成型也为复合材料工程应用提供了另一种低成本高性能的思路,特别用以替代现有铝合金结构方案时优势明显,如图 5 所示,为 TenCate 眼镜蛇复合材料结构团队(Cobra Composite Structures,CCS)采用热塑性团状模塑料(Bulk Molding Compound)通过模压工艺成型制件过程。 国内高性能热塑性复合材料研究开始于七五计划期间,最早由吉林大学开展国产 PEEK 研制,八五至十五期间陆续与北京航空材料研究院合作开展了淤浆法、静电粉末法等预浸料制备及复合材料制造技术研究,完成了以某型固定翼运输机为型号背景的加筋口盖及加筋壁板类结构的制造工艺验证及装机验证考核。但后期受树脂稳定性、预浸料制造工艺等限制,国产高性能热塑性复合材料的应用研究几乎停滞不前。 近来,东华大学先进低维材料中心热塑性复合材料科研团队(原吉林大学团队),在近 20 年的 PEEK、PAEK 树脂合成及改性工作基础上,开展了连续纤维增强 PEEK 预浸料及其复合材料的研究工作。其中,所研制的树脂基体(LPPEEK 和 COPEEK)与国外热塑性复合材料用专用树脂基体相比,玻璃化转变温度提高约10℃,但完全熔融温度降低约 40℃,即可在较低成型温度下,获得性能更优的热塑性复合材料,如表 2 所示。 同时,采用东华大学先进低维材料中心热塑性复合材料科研团队(原吉林大学团队)自主研发的热熔预浸料设备,研制了连续碳纤维增强 PEEK 窄带预浸料(幅宽 100mm),如图 6 所示,并采用热压成型工艺制备了复合材料层合板,经超声波 A 扫描无损检测,结果显示层板内部质量完好,如图 7 所示。 此外,针对热塑性复合材料自动化成型工艺,东华大学与南京航空航天大学合作开展了基于热塑性预浸料的自动铺丝工艺验证,结果表明预浸料树脂的低熔融温度特性,降低了成型工艺温度,基本满足了自动铺丝工艺性要求,如图 8 所示。 2► 热塑性复合材料在航空发动机短舱上的应用 由于民机噪声指标已成为适航取证的强制性指标,为降低发动机噪声,在研究发动机降噪技术的同时,发动机短舱结构的降噪技术也在不断发展,消音衬垫技术是其中一种主要技术方案。该结构为具有消声功能性的复合材料蜂窝夹层结构,TenCate 公司开发的CF/PEI 热塑性复合材料层板,作为发动机短舱进气道降噪声衬蜂窝结构面板,已在空客 A380 飞机发动机上实现商业化应用,如图 9 所示。为保证飞机降落时迅速减速,缩短制动距离,减小制动器的磨损,发动机上均采用反推力装置。反推力装置开启时,使发动机外涵道气流流动方向发生大于 90 的折转,从而在与正常推力相反的方向上产生推力分量,达到使飞机减速的目的。反推力装置所处的工作环境,对于材料的短时耐高温性能提出了较高的要求,以 PEEK、PEKK 为基体的高性能热塑性复合材料有望成为反推力装置选材的备选方案。风扇罩是位于发动机短舱中部的整流罩,与飞机结构类似,或成为短舱研制方开展热塑性复合材料应用的首选部件。 热塑性复合材料的另一个重点应用部位是发动机短舱吊挂,如图 10 所示。A340 飞机发动机短舱吊挂表面由 12 类、共 22 件蒙皮结构覆盖,均采用 CF/PPS 材料制造。结构长度 700至1400mm,宽度 200至400mm,厚度2.8mm,具有复杂双曲率外形,表面铺设有防雷击铜网表面,如图 11 所示。 由法国 Daher 公司承制的空客 A380 飞机发动机短舱吊架蒙皮如图 12 所示。该结构是 A380 飞机发动机上 50 块短舱吊架蒙皮之一,采用 TenCate Cetex TC1100 CF/PPS 材料制造。该材料除具有优异的韧性和耐腐蚀性之外,还具有自熄阻燃性,可采用冲压工艺成型,从而极大提高了成型效率。图 13 为位于法国图卢兹的空客总装厂在对 A380 飞机发动机吊架进行总装前的最后测试。 目前,荷兰针对热塑性复合材料的大型科研项目热塑性经济可承受性航空主结构第 2 阶段项目(Thermoplastic Affordable Primary Aircraft Structures 2, TAPAS 2)业已启动,目标是进一步提高主结构材料、制造工艺、设计概念和模具设备的技术成熟度。作为TAPAS 2 项目研究计划的一部分,荷兰国家航空航天实验室(NLR)开发了大尺寸、大厚度热塑性复合材料结构的自动铺放工艺技术。采用 TenCate Cetex TC1320 CF/PEKK 单向预浸料,通过自动铺放工艺成型发动机短舱吊,如图 14 所示。该结构长 6m,厚度 28mm,用以替代原有金属结构,显著降低了制造成本、结构重量,提高了燃油效率。 3► 结 论 (1)经过几十年的积累,国外在热塑性复合材料领域积累起强大的技术优势。通过 PEEK、PPS 等高性能热塑性树脂的研发,结合先进的预浸料制备技术,形成了系列化的热塑性预浸料牌号。同时,随着自动铺放设备及工艺的发展,进一步克服了热塑性复合材料加工制造的困难,提高了成型效率,降低了制造成本,为热塑性复合材料在各航空领域取得成功应用奠定了基础。目前已在国外航空发动机短舱进气道降噪声衬、吊架蒙皮、梁等结构上取得成功应用。 (2)国内热塑性复合材料的研究尚处于起步阶段,目前相关研究应用情况与国外还存在较大差距,应进一步加大高性能热塑性树脂的研究力度,开发不同种类、不同耐温等级的新型热塑性树脂;加快预浸料的工程化应用研究,改善预浸料的浸渍质量,提高工艺性。国内航空发动机短舱研制单位应借鉴飞机方研制经验,结集国外、国内资源优势,积极开展热塑性复合材料在短舱典型结构上的验证工作,早日实现热塑性复合材料的工程化应用。
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