課題通過對碳纖維表面處理、上漿劑的研究及對T700級別碳纖維制備技術(shù)的攻關(guān),研制出適合液體成型工藝的國產(chǎn)高性能碳纖維，其拉伸強度≥4800MPa，拉伸模量≥230Gpa；通 過對環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)設(shè)計及研究溫度、稀釋劑等對環(huán)氧樹脂與碳纖維浸潤性影響等研究，及環(huán)氧樹脂與碳纖維匹配性及配方優(yōu)化等研究工作，制備了一種適用于國產(chǎn)T700 級碳纖維液體成型技術(shù)的環(huán)氧樹脂,體系中試產(chǎn)品性能穩(wěn)定；系統(tǒng)研究了在真空壓力作用下，纖維預(yù)成型體的壓縮響應(yīng)性及樹脂在纖維預(yù)成型體面內(nèi),面外的流動行為，測試了各種條件下的滲透率，探求了相關(guān)條件對滲透率的影響規(guī)律；在自開發(fā)的“纖維增強復(fù)合材 料流動模擬應(yīng)用系統(tǒng)集成軟件”環(huán)境下，通過建模分析，開展了碳纖維預(yù)成型體、碳/玻織物層間混雜預(yù)成型體、方管夾芯結(jié)構(gòu)典型件的流動浸漬模擬研究，以及碳纖維復(fù)合材料厚板固化模擬研究，并對以上數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進行了比較分析，結(jié)果表明，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本吻合，規(guī)律發(fā)展趨勢一致；通過對國產(chǎn)原材料的關(guān)鍵影響因素研究及對國產(chǎn)原材料的工藝設(shè)計及優(yōu)化，確定了國產(chǎn)原材料液體成型的工藝參數(shù)；通過對風(fēng)電葉片及軌道交通典型部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、高精度模具設(shè)計技術(shù)等的研究，驗證了國產(chǎn)碳纖維液體成型技術(shù)；依據(jù) BSEN12663:2000 標(biāo)準(zhǔn)，進行了地鐵司機室頭罩的設(shè)計和制備；通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和校核分析實現(xiàn)國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料對原玻璃纖維復(fù)合材料的替代，單支葉片使用國產(chǎn)碳纖維織物0.5噸，最終實現(xiàn)葉片減重達22%，且靜力測試分析表明,國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料風(fēng)電葉片（45.2m）成型質(zhì)量良好并通過靜力測試考核，達到國際認證標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　課題實施過程中取得的成果和創(chuàng)新點如下：開發(fā)了用于國產(chǎn)T700級碳纖維液體成型的低粘度環(huán)氧樹脂體系，建立了復(fù)雜流道預(yù)成型體的浸漬滲透行為表征方法，突破了碳纖維復(fù)合材料大型構(gòu)件液體成型技術(shù)，實現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維在風(fēng)電葉片等領(lǐng)域的應(yīng)用。

 

　　近年來，風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展趨勢表明，海上和低風(fēng)速區(qū)域未來對風(fēng)電葉片的需求將不斷增加且大型化趨勢明顯，為滿足減重降載的需求，碳纖維應(yīng)用優(yōu)勢明顯；另一方面，由于液體成型技術(shù)的制造成本低，將會增加碳纖維的應(yīng)用；預(yù)計未來幾年內(nèi)，海上風(fēng)電和低風(fēng)速區(qū)域的發(fā)展，可以大大帶動國產(chǎn)碳纖維織物的用量，應(yīng)用前景較好，同時也會帶來可觀的經(jīng)濟效益。