纤维预浸料的制备方法

预浸料是在严格控制的条件下用树脂基体浸渍连续纤维或织物制成的树脂基体与增强体的组合物,是制造复合材料的中间材料。在室温下树脂反应速度缓慢,因此可以长时间储存,使用时通过升温就可以完成预浸料的固化。

预浸料特点:1、存贮便捷,绿色安全;  2、树脂含量精确可控;3、铺层灵活,精度可控,最大程度优化制件性能;4、操作简易,无溶剂,工艺安全;5、制件表面质量高。

纤维预浸料的制备方法

概念

纤维浸渍树脂后形成的片状材料。

热压罐成型的主要原材料 /半成品          

特点

铺层设计 ➡ 调整纤维角度➡单层厚度➡层数 ➡设计力学➡理化性能组成、质量 ➡ 决定制品性能

预浸料的制备

(1)湿法:溶液浸渍法

(2)干法:热融浸渍法

                      Ws=t/d

     Ws----预浸料单位面积纤维质量(g/cm2)

      t----丝束纤度(tex,即g/103m)

      d----预浸料纤维间距(10-3m)

溶液浸渍法制备纤维预浸料

辊筒缠绕法

a. 特点:

间歇性、设备简单、生产效率低、批量小➡实验室或小批量生产

b.工作原理:

一系列变速机构----调节辊筒转动、导丝辊丝杠横向移动速度比----纤维间距

c.工艺参数:

纤维状态(单丝根数、总纤度、捻度等----影响浸渍程度和含胶量)

胶液浓度(影响含胶量最严重的因素----调节胶液密度、温度来控制)

牵引速度

高----浸渍时间短,浸渍程度低和含胶量低

低----浸渍充分和含胶量高,效率低

纤维张力(高----含胶量低,影响外观)

连续排铺法

a.特点:

连续性、效率高、适合大规模生产

基本过程:

若干丝束----整经分丝----浸胶----挤胶----烘干----垫隔离纸----压实----收卷

b.工艺参数:

胶液浓度

浸渍时间 -----影响浸渍程度主要因素

牵引速度

挤压辊间隙-----控制含胶量关键部件

烘干温度、时间----(目的----除去挥发分,初步固化(调节粘性))

热融浸渍法制备预浸料

特点

(1)不使用溶剂,预浸料挥发分低,降低环境污染和人体危害

(2)产品空隙率小,力学性能好

(3)外观好,树脂含量控制精度高

(4)节省了溶剂成本

熔融直接浸渍法

胶膜法

对树脂的要求

(1)能在成膜温度下形成稳定胶膜

(2)具有一定粘性,便于预浸料铺贴

(3)熔融时最低粘度不能太高,便于浸渍

主要工艺过程

(1)均匀稳定树脂膜的制备----关键

(2)树脂熔融浸渍纤维

(3)预浸料冷却

(4)预浸料收卷

纤维预浸料的性能

外观

物理性能

(1)单位面积纤维的质量(GB7192-87)

(2)树脂含量(GB7192-87)

(3)挥发分含量(GB6056-85)

(4)粘性(表征预浸料铺覆性和层间粘合性的指标)

(5)流动度(一定条件下,预浸料树脂可流出的数量占预浸料质量的百分比,GB5260-85)

(6)凝胶时间(GB5259-85)

化学性能

(1)化学成分(红外光谱GB5416-88)

(2)反应热焓(DSC,Q/6S 975-91)