簡介
預浸料是用樹脂基體在嚴格控制的條件下浸漬連續纖維或織物,製成樹脂基體與增強體的組合物,是製造複合材料的中間材料 。
分類
按物理狀態分類,預浸料分成單向預浸料、單向織物預浸料、織物預浸料;按樹脂基體不同,預浸料分成熱固性樹脂預浸料和熱塑性樹脂預浸料;按增強材料不同,分成碳纖維(織物)預浸料、玻璃纖維(織物)預浸料、芳綸(織物)預浸料;根據纖維長度不同,分成短纖維(4176mm以下)預浸料、長纖維(1217mm)預浸料和連續纖維預浸料;按固化溫度不同,分成中溫固化(120℃)預浸料、高溫固化(180℃)預浸料以及固化溫度超過200℃的預浸料等。
預浸料原材料
1.增強材料
預浸料增強材料的主要要求:
① 對樹脂的浸潤性好;
② 隨膜性好,以滿足形狀複雜製品成型的要求;
③ 滿足製品的主要性能要求。
增強纖維有玻璃纖維、碳纖維及芳綸纖維等。常用的增強體形式有單向纖維、方格布、斜紋布及多軸向布等。
2.基體材料
基體樹脂的主要作用:
① 將纖維定向、定位黏結成一體;
②在產品受力過程中傳遞應力。
一般來說,通過單一的樹脂很難滿足工藝性能要求,通常是採用幾種樹脂組合來實現工藝操作,如採用幾種不同環氧樹脂組合來提高常溫或低溫下樹脂體系的粘度。酚醛型環氧樹脂可提高樹脂體系的反應活性和耐熱性,雙酚A 型環氧樹脂可調節樹脂體系的粘度。研究表明,適於預浸料的樹脂體系最好是液體雙酚A 型環氧樹脂、固體雙酚A 型環氧樹脂與酚醛環氧樹脂並用。
基體材料的選擇要兼顧複合材料本身的性能要求和工藝操作要求。如中溫熱熔環氧樹脂預浸料的基本要求是夏天不粘手,冬天不發脆。這需要調整不同組分配比,使得樹脂體系軟化點滿足夏天為36~37℃,冬天為30~32℃,同時限制環氧樹脂的固化溫度。最佳溫度一般為120~130℃,固化時間不超過90min。
3.固化體系
固化體系包括固化劑、促進劑、催化劑和稀釋劑等。 根據預浸料的使用要求,預浸料需要在室溫下具備一定的貯存期,因此固化體系通常使用潛伏性固化劑,即指在常溫常壓下不與樹脂反應,但是在特殊的溫度壓力下,會促進樹脂發生交聯固化反應。這樣,有利於預浸料在常溫下的貯存。該類固化劑通常為分散型固化劑,即常溫下為固態,無法溶解於環氧樹脂中,但加熱到其熔點附近時能與環氧樹脂相混溶,開始快速發生固化反應。
促進劑的主要作用是促進固化劑在樹脂基體中的溶解,提高固化反應速率;增韌劑是為了降低熱固性樹脂基體的脆性,提高其抗衝擊性能;稀釋劑主要是降低樹脂黏度,提高工藝性能;催化劑主要是促進樹脂在固化成型階段的反應,但在常溫常壓下,它也處於一種“潛伏”狀態,這對預浸料的實際生產操作是很有利的 。
製備方法
預浸料的製備方法有乾法和濕法2種。乾法又有粉末法和熱熔樹脂法(後者又稱熱熔法)之分。粉末預浸料是指樹脂粉末附著於纖維上,經過部分熔化,形成樹脂不連續,纖維未被樹脂充分浸透的一種複合物。比較由乾法預浸料和濕法預浸料製成的複合材料,一般前者外觀更好,材料內樹脂含量的控制精度更高一 。就航空用先進複合材料而言,常表現出熱熔法複合材料的濕熱穩定性優於溶液法複合材料:同在沸水中煮48h,前者的力學性能(如彎曲模量與強度、層問剪下強度等)保持率,特別是高溫力學性能保持率,明顯高於後者的。
常用規格
預浸料的常用規格按照單位面積纖維含量有:C020、C030、C050、C075、C100、C125、C150、C175、C200等;按照樹脂含量分為25%、33%、37%、40%等 。