Wysokowydajny materiał kompozytowy do zastosowań wojskowych - włókno aramidowe

Włókna aramidowe mają zalety wysokiej wytrzymałości, wysokiego modułu, odporności na wysoką temperaturę i lekkości. Papier aramidowy i materiały rdzeniowe z plastra miodu aramidowego przygotowane z nich mają szerokie perspektywy zastosowania. Niezbędne kluczowe materiały w innych dziedzinach.

Pełna nazwa włókna aramidowego to „aromatyczne włókno poliamidowe”. Posiada ono doskonałe właściwości, takie jak ultrawysoka wytrzymałość, wysoki moduł, odporność na wysoką temperaturę, odporność na kwasy i zasady oraz lekkość. Włókno aramidowe zostało pomyślnie opracowane i skomercjalizowane przez firmę DuPont w Stanach Zjednoczonych w latach 60. Włókna aramidowe nie są bezpośrednio wykorzystywane jako produkty końcowe, przynajmniej muszą być wytwarzane z tkanin lub odpowiednich materiałów kompozytowych.

Kategoria i wydajność włókna aramidowego mają stosunkowo duży wpływ na wydajność produktu końcowego. Włókna aramidowe można podzielić na trzy typy: orto-aramid, para-aramid (aramid 1414, PPTA) i meta-aramid (aramid 1313, PMTA). Spośród nich produkty przemysłowe obejmują głównie meta-aramid i para-aramid. Dwa rodzaje aramidów. Papier aramidowy wykonany z czystego meta-aramidu ma wysoką wytrzymałość, niskie odkształcenia, odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję chemiczną, ognioodporność i doskonałe właściwości izolacji elektrycznej, a także jest szeroko stosowany w obronie narodowej, lotnictwie, pociągach dużych prędkości i izolacji elektrycznej oraz innych dziedzinach. Paraaramid ma lepsze ogólne parametry użytkowe niż metaaramid i może być stosowany w przemyśle lotniczym do produkcji obudów silników rakietowych na paliwo stałe oraz materiałów konstrukcyjnych drugorzędnych w dużych samolotach (np. drzwi kabin, okna itp.), części skrzydeł itp.), kamizelek kuloodpornych, hełmów kuloodpornych, odzieży odpornej na przebicia i przecięcia, odzieży EOD, spadochronów o wysokiej elastyczności, kuloodpornych nadwozi samochodowych, płyt pancernych itp. w przemyśle obronnym.

Od włókna aramidowego do materiału rdzenia aramidowego o strukturze plastra miodu, musi przejść przez szereg procesów produkcyjnych, takich jak produkcja papieru i prasowanie na gorąco. Zgodnie z procesem i procesem produkcyjnym, obejmuje on głównie produkty takie jak papier aramidowy i materiał rdzenia aramidowego o strukturze plastra miodu.

Papier aramidowy to nowy materiał o wysokiej wydajności, wytwarzany z włókien aramidowych klasy papierniczej poprzez formowanie na mokro, wykańczanie w wysokiej temperaturze i inne procesy. Firma DuPont Company ze Stanów Zjednoczonych z powodzeniem opracowała papier aramidowy w latach 60. XX wieku. Ze względu na doskonałe właściwości, takie jak wewnętrzna trudnopalność, izolacja, odporność na wysoką temperaturę i wysoka wytrzymałość, stopniowo stał się on Jest to niezbędny kluczowy materiał do rozwoju ważnych gałęzi przemysłu i dziedzin, takich jak elektronika i komunikacja.

Aramidowy plaster miodu to bioniczna struktura, która jest wytwarzana z papieru aramidowego poprzez szereg złożonych procesów, takich jak klejenie, laminowanie, prasowanie na gorąco, przycinanie, rozciąganie, kształtowanie, zanurzanie i utwardzanie. Ma sześć boków naturalnej struktury w kształcie plastra miodu. Jest lekki, ma wysoką wytrzymałość, wysoki moduł, dużą stabilność strukturalną i ma zalety izolacji akustycznej, izolacji cieplnej, ognioodporności itp. Może być stosowany jako lekki, wysoce wytrzymały materiał konstrukcyjny (głównie jako materiał rdzeniowy), stosowany w lotnictwie, transporcie kolejowym, obronie narodowej itp. Ważny obszar. Materiał rdzenia plastra miodu aramidowego stał się ważnym materiałem redukującym wagę w lotnictwie, transporcie kolejowym i innych dziedzinach ze względu na jego doskonałe właściwości; jednocześnie, w połączeniu z prepregiem, zajmuje ważną pozycję w dziedzinie pochłaniania fal.

Materiał pochłaniający o strukturze plastra miodu oparty na rdzeniu plastra miodu jest ważnym materiałem pochłaniającym strukturalnie. Materiał pochłaniający o strukturze plastra miodu jest głównie stosowany w dziedzinie radar stealth; składa się z plastra miodu aramidowego impregnowanego środkiem pochłaniającym i panelu transmitującego fale, który ma doskonałe właściwości mechaniczne i pochłaniające. Jeśli chodzi o materiał pochłaniający o strukturze plastra miodu aramidowego, jego właściwości pochłaniające zależą głównie od rozmiaru samego plastra miodu i impregnowanego systemu kleju. Obecnie materiał pochłaniający o strukturze plastra miodu aramidowego może tworzyć silne pochłanianie dla pasma częstotliwości 0-18 GHz.

1. Główne scenariusze zastosowań papieru aramidowego

W zależności od przeznaczenia funkcjonalnego produktu, dalsze obszary jego zastosowań obejmują głównie izolację elektryczną (jako materiał izolacyjny) oraz materiał o strukturze plastra miodu (jako materiał konstrukcyjny redukujący wagę).

Produkty z serii meta-aramid paper są głównie stosowane w dziedzinie izolacji elektrycznej, a niewielka ilość jest stosowana w dziedzinie materiałów rdzeniowych o strukturze plastra miodu; transformatory są obecnie obszarem, w którym papier aramidowy jest częściej stosowany w moim kraju. Jednocześnie, wraz z elektryfikacją kolei w moim kraju i budową na szeroką skalę metra miejskiego i kolei lekkiej, stawiane są wyższe wymagania dotyczące powiązanego wyposażenia pociągów dużych prędkości, w tym transformatorów trakcyjnych dużej mocy.

Produkty z serii papierów para-aramidowych są głównie stosowane w dziedzinie materiałów o strukturze plastra miodu. W porównaniu z materiałem o strukturze plastra miodu wykonanym z papieru meta-aramidowego, kompleksowe właściwości mechaniczne materiału o strukturze plastra miodu przygotowanego z papieru para-aramidowego są znacznie ulepszone w porównaniu z materiałem o strukturze plastra miodu z papieru meta-aramidowego, a jego wytrzymałość jest 5 razy większa niż stali tej samej jakości. Ale gęstość wynosi tylko jedną piątą gęstości stali; ale ze względu na wysoki koszt jest on powszechnie stosowany w dziedzinie materiałów o strukturze plastra miodu, które wymagają wysokiej wytrzymałości.

2. Główne scenariusze zastosowań materiału rdzeniowego w postaci plastra miodu aramidowego

Lotnictwo: Po połączeniu materiału rdzenia plastra miodu z papieru aramidowego z panelem w celu utworzenia struktury warstwowej, może być on używany jako jedna z idealnych form konstrukcyjnych i jest szeroko stosowany w lotnictwie. Główne części zastosowania obejmują klapy, lotki, pionową krawędź natarcia ogona, ster kierunku, kaczki, kadłub, łopaty, osłonę radaru, osłonę radaru, panele ścienne, włazy, podłogi i inne elementy, a także duże sztywne i wtórne elementy nośne samolotu. Jako pierwszy wybór materiału rdzenia do kompozytowej struktury plastra miodu samolotu, może on obniżyć jakość konstrukcyjną samolotu i zrealizować transmisję fal, redukcję hałasu i wydajność izolacji cieplnej elementów funkcjonalnych. Według statystyk, istnieje ponad 280 paneli plastra miodu Nomex krajowych samolotów liniowych dziewięć, pokrywających około 80% całej maszyny; panele plastra miodu amerykańskiego myśliwca F-111 stanowią ponad 90% całego obszaru kształtu; C919 w samolocie W wielu częściach zastosowano dużą liczbę materiałów o strukturze plastra miodu, aby sprostać potrzebom redukcji masy. Oczekuje się, że popyt na materiały o strukturze plastra miodu aramidowego w jednym locie wyniesie ponad 10 milionów juanów.

W dziedzinie statków: struktura typu „plaster miodu” może nie tylko zmniejszyć wagę pustego statku, poprawić zwrotność i odporność statku na uderzenia, ale także znacznie poprawić odporność na korozję i zdolność „stealth” statku. W ostatnich latach marynarki wojenne różnych krajów również stosowały materiały typu „plaster miodu” do nadbudówek, takich jak nadbudówki, grodzie i sufity samolotów nawodnych statków, aby poprawić kompleksową wydajność wszystkich aspektów statków. Łódź motorowa US Coast Guard wykorzystuje strukturę plastra miodu Nomex w celu zastąpienia paneli azbestowych, co nie tylko zmniejsza wagę łodzi motorowej o ponad 9 ton, ale także eliminuje potencjalne zagrożenia powodowane przez azbest; Cena za metr kwadratowy wynosi 1500~2000 juanów. Wiadomo, że główne instytuty badawcze CSIC zaczęły stosować panele aramidowe typu „plaster miodu” jako lekkie projekty wnętrz statków.

W dziedzinie transportu kolejowego: Materiały aramidowe mogą skutecznie zmniejszyć zużycie energii i hałas pociągów dużych prędkości. Zostały zastosowane na panelach bocznych, panelach dachowych, siedzeniach, przegrodach, bagażnikach i panelach świetlików szybkich pojazdów szynowych w celu zmniejszenia masy pojazdu. Aby zwiększyć prędkość pociągu, pojazd silnikowy o prędkości powyżej 200 km/h musi użyć dużej ilości materiału o strukturze plastra miodu z papieru aramidowego. Fabryka autobusów Changchun zaleca stosowanie materiału o strukturze plastra miodu z aramidu jako materiału międzywarstwowego w pociągach dużych prędkości dla CRH-5 EMU. Roczne zapotrzebowanie na materiały o strukturze plastra miodu z aramidu o grubości 10–15 mm osiąga 50 000 metrów kwadratowych; Zgodnie z wymogami lekkości i komfortu nowe modele, takie jak wagony podłogowe, również przyjmują strukturę plastra miodu z aramidu w projektowaniu części wewnętrznych.

Ponadto rdzeń z papieru aramidowego o strukturze plastra miodu można wykorzystać także do produkcji łopatek wentylatorów, statków, jachtów, łodzi wiosłowych, desek snowboardowych, pojazdów kempingowych i innych produktów.

1. Podaż i popyt na włókna aramidowe

Obecnie globalna zdolność produkcyjna włókien aramidowych wynosi około 140 000-150 000 ton, z czego ponad 50 000 ton to włókna meta-aramidowe, a 90 000-100 000 ton to włókna para-aramidowe. Jeśli chodzi o włókna meta-aramidowe, około 60% z nich jest wykorzystywanych w stosunkowo niskiej jakości filtracji przemysłowej w Chinach, a tylko około 10% jest wykorzystywanych w wysokiej jakości izolacji i materiałach rdzenia plastra miodu. Jeśli chodzi o włókna para-aramidowe, 40% z nich jest wykorzystywanych do wzmocnienia włókien w Chinach; 20% jest wykorzystywanych do ochrony kuloodpornej, wojskowych hełmów kuloodpornych, rękawic itp.; 20% jest wykorzystywane w przemyśle gumowym samochodowym; 20% jest wykorzystywane do materiałów kompozytowych.

2. Podaż i popyt na papier aramidowy

Papier aramidowy: Według statystyk, globalna nominalna zdolność produkcyjna papieru aramidowego wynosi około 20 000 ton/rok, a efektywna zdolność produkcyjna wynosi około 12 000 ton/rok; globalny popyt na papier aramidowy wynosi około 10 000 ton/rok, a główny udział w rynku zajmuje DuPont. Według danych zebranych przez CITIC Securities Research Institute, globalny papier aramidowy jest używany głównie do izolacji elektrycznej i materiałów o strukturze plastra miodu, stanowiąc odpowiednio 64% i 34%; porównując globalną strukturę konsumpcji, 90,76% popytu na papier aramidowy w moim kraju w 2020 r. pochodziło z urządzeń elektrycznych. Izolacja, podczas gdy zużycie materiałów o strukturze plastra miodu i innych materiałów kompozytowych stanowiło tylko 9,24%.

Obecnie głównym krajowym producentem papieru aramidowego jest Minshida. Minstar jest pierwszym producentem papieru aramidowego w Chinach, a jego globalny udział w rynku produktów z papieru aramidowego zajmuje obecnie drugie miejsce na świecie, zaraz za DuPont ze Stanów Zjednoczonych.

3. Podaż i popyt na rdzeń aramidowy o strukturze plastra miodu

Według obliczeń, z 100 kg papieru aramidowego można uzyskać 3 metry sześcienne materiału o strukturze plastra miodu, teoretyczna zdolność produkcyjna plastra miodu aramidowego na świecie może osiągnąć 2,04 miliona metrów sześciennych, a teoretyczna zdolność produkcyjna plastra miodu aramidowego na rynku chińskim może osiągnąć 240 000 metrów sześciennych; efektywna zdolność produkcyjna odpowiada materiałowi o strukturze plastra miodu aramidowego wynoszącemu około 54 000 metrów sześciennych.

Obecnie głównym krajowym producentem materiału rdzeniowego z plastra miodu aramidowego jest AVIC Composite Materials. Produkcja plastra miodu AVIC Composite Materials jest dystrybuowana głównie w Pekinie i Nantong. Wśród nich linia produkcyjna plastra miodu wielkogabarytowego w Nantong ma międzynarodowy poziom zaawansowania i wysoki stopień automatyzacji; jej produkty są zorientowane głównie na sektor samolotów cywilnych, a głównymi produktami są zagraniczni klienci handlowi, tacy jak Airbus, Boeing i Yaqi. host.

W ostatnich latach mój kraj nadal zwiększał wsparcie polityczne dla materiałów z włókien aramidowych i papieru aramidowego. Zwłaszcza w ostatnich latach szybki rozwój w moim kraju szybkich pociągów, krajowej produkcji samolotów i lotniskowców oraz innych gałęzi przemysłu produkujących sprzęt napędzał rozwój papieru izolacyjnego aramidowego i materiałów rdzeniowych z papieru aramidowego o strukturze plastra miodu.

Wraz ze wzrostem obszarów zastosowań papieru aramidowego, oczekuje się, że rynek papieru aramidowego będzie miał dobre perspektywy rozwoju. Według danych publicznych stron trzecich, zużycie papieru aramidowego w Chinach wzrosło z 2742 ton w 2017 r. do 4215 ton w 2021 r., a zużycie papieru aramidowego w moim kraju ma osiągnąć 12 357 ton w 2028 r. Struktura plastra miodu jest najlepszą konstrukcją nośną w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki i będzie istnieć w projektowaniu konstrukcyjnym samolotów i statków kosmicznych przez długi czas.

Suiyin Capital będzie nadal zwracać uwagę na zastosowania i rozwój nowych materiałów w dziedzinie przemysłu obronnego i wojskowego oraz produkcji wysokiej klasy, odkrywać ukrytych mistrzów i wiodące firmy na rynku, wykorzystywać kapitał, aby wspierać sprawę obronności narodowej i przemysłu wojskowego, przyczyniać się do rozwoju kraju i tworzyć wartość dla społeczeństwa.