首页理论教育预浸料制备方法及其特点分析

预浸料制备方法及其特点分析

2023-07-18 理论教育版权反馈

【摘要】：树脂以无溶剂或低溶剂状态与纤维接触制备预浸料的方法称为干法。采用预浸料成形的特点如下。对于非吸胶预浸料，树脂含量偏差尽可能控制在1%以内。主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以下。

预浸料是用树脂在严格控制的条件下浸渍连续纤维或纤维织物，制成的树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料件的中间材料。预浸料是具有一定力学性能的结构单元，可以直接用于结构设计；同时，预浸料又是制造结构件的原料，可以直接用于复合材料件制造。

1.预浸料的制造

预浸料的原材料主要包括增强体和基体。预浸料使用的增强体主要是碳纤维、玻璃纤维和芳纶以及它们的织物，树脂基体包括热固性树脂和热塑性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂等。

预浸料的制造方法分为湿法和干法两种。用溶液状态的树脂浸渍纤维制备预浸料的方法称为湿法。采用湿法制造预浸料，树脂含量相对较难控制，并有少量的挥发分含量，固化前一般要进行毛坯预吸胶，以排出多余树脂及挥发分。树脂以无溶剂或低溶剂状态与纤维接触制备预浸料的方法称为干法。干法制造预浸料可以分为熔融法和静电法，采用熔融法制造预浸料，树脂含量较容易控制，毛坯中树脂含量适当，一般不用预吸胶，而静电法一般用于热塑性树脂预浸料的制造。

2.预浸料的分类

按照预浸料中纤维形态的不同，可将预浸料分为单向预浸料、窄带预浸料、织物预浸料和单向织物预浸料。各种预浸料的性能特点如表10-3所示。

表10-3　不同预浸料的性能特点

pagenumber_ebook=184,pagenumber_book=178

3.采用预浸料成形的特点

对于复合材料制件成形，可以直接采用预先制备好的预浸料进行铺叠或缠绕，也可以用树脂胶黏剂涂覆未浸渍的增强体纤维及其制品（如纱线、织物等）。采用预浸料成形的特点如下。

①树脂和纤维的含量容易控制，固化过程中树脂流出很少，可以得到精度高的制件。

②干态材料铺层容易，制件局部加强方便，可以通过改变预浸料的层数获得不同厚度的制件。

③浸渍完全，预浸料中无气泡，采用预浸料制造的复合材料制件表面光洁、质量好。

④树脂的可选范围较窄，热熔法通常要求树脂在室温下为半固态到固态，黏度小的树脂需要增黏，溶液法则要求树脂能溶于常用的低沸点溶剂。

4.对预浸料的基本要求

采用预浸料制造的复合材料制件，其工艺性能和力学性能在很大程度上取决于预浸料的性能，通常对预浸料的基本要求有以下几个方面。

①基体和增强体匹配性好

增强体表面经过处理和树脂基体相容，以使复合材料有良好的层间强度。

②具有适当的黏性和铺覆性

黏性不宜太大，否则因出现铺层差错而重新铺贴时易损坏预浸料；黏性也不能太小，以使两块预浸料在工作温度下能黏合在一起不致分开。形状复杂或曲率较大的制件，要求预浸料能在一定外力作用下服帖地粘贴在模具上，去掉外力后也不会因反弹而与模具脱开。

③树脂含量偏差尽可能低

树脂含量是指预浸料中树脂、固化剂和各种改进剂的总和，以它们所占质量百分比表示。树脂含量偏差应控制在3%以内，以保证复合材料纤维体积含量和力学性能的稳定性。对于非吸胶预浸料，树脂含量偏差尽可能控制在1%以内。

④挥发分含量尽可能少

挥发分主要来源于树脂中的低分子物和湿法预浸时未除去的溶剂。一般要求挥发分含量控制在2%以下，以降低复合材料中的孔隙含量，提高复合材料的力学性能。主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以下。

⑤有适当的流动度

树脂流动度用以表征成形时树脂的流动性。流动性小，树脂难以向纤维中渗透，预浸料层与层之间常接触不良；流动性大，固化时流胶严重，树脂含量降低，还有可能影响其中纤维的方向。用于层压件的预浸料，树脂的流动度应大些，以便树脂均匀分布并浸透增强材料；用于夹层结构，则流动度应小些，以使面板和芯材牢固结合。

⑥具有较长的贮存期

通常要求室温下黏性贮存期超过1 个月，-18 ℃下超过6 个月，以满足复合材料铺贴工艺和力学性能的要求。

⑦固化成形时有较宽的加压带

加压带即在较宽的温度范围内加压，都可得到较满意的复合材料制件，对制件性能没有明显影响。