環(huán)氧復材預浸料制備技術要求

高性能環(huán)氧復合材料主要采用單向預浸料，即纖維主要是經向排列(緯向纖維只有0～10%)也可用織物預浸料，目前預浸料基本只在國外有商品供應，通常需存放在-18℃環(huán)境下。之所以形成這種現狀是因為環(huán)氧復材預浸料制備要求多而嚴格，制備難度大。 預浸料的質量直接關系到復合材料構件的質量，因此對其質量有嚴格要求。其基本要求主要是：預浸料的性能必須符合成型工藝的要求，如預聚程度、凝膠時間、鋪覆性、固化性能等；存放過程中樹脂的流出量、黏性、可修復性等應滿足工藝操作要求；樹脂含量偏差為±2％，揮發(fā)物含量<2%。環(huán)氧單向預浸料的制備方法主要分為間歇法(輥筒纏繞排鋪法)和連續(xù)法(陣列式連續(xù)排鋪法)，又可分為濕法(溶液浸漬法)和干法(膠膜法)，輥筒纏繞排鋪法采用濕法工藝、陣列式連續(xù)排鋪法逐漸由濕法向干法發(fā)展。輥筒纏繞排鋪法比較簡單，纖維從紗團引出通過膠槽浸膠，經過擠膠輥擠去多余膠液在一定的張力下由送紗器把浸膠纖維依次整齊地排列在貼有隔離薄膜的輥筒上，最后沿輥筒母線切斷展開即成單向纖維預浸料，此法設備較簡單、操作方便但預浸料長度有限制(為輥筒周長)、生產效率低，適用于小批量生產及試驗室研制用。 123456
濕法陣列式連續(xù)排鋪法流程是：一定數量的纖維從紗架引出經過整經平行整齊排鋪后，同時連續(xù)進入膠槽浸膠再經擠膠、烘干、墊鋪隔離紙(或膜)和壓實后即可收卷，應嚴格控制環(huán)境溫度、膠液粘度、輥間縫隙及纖維前進速度、烘干溫度及時間，以保證預浸料的質量。干法陣列式連續(xù)排鋪法流程是：一定數量的纖維從紗架引出經整經平行整齊排鋪后，夾于干膠膜之間通過熱輥擠壓使纖維浸嵌于樹脂膜中，加鋪隔離紙(有時原膠膜附有隔離紙)壓實即可收卷，此法可生產含膠量低的預浸料，產品中樹脂分布均勻、孔隙率低、制品質量好，含膠量與膠膜厚度、壓輥間隙和溫度有關，此法對樹脂體系的工藝要求較高應有優(yōu)良的成膜性，膠膜應有適度的柔性和黏性、較長的儲存壽命。
預浸料的質量指標有：外觀、物理性能和成型工藝性能指標。外觀：纖維應相互平行、依次密排，不允許有明顯的交叉和松散，樹脂分布均勻并完全潤濕纖維；沒有外來雜物和已固化樹脂顆粒及絲頭、絲團等物；物理性能，主要是預浸料單位面積質量、纖維單位面積質量、含膠量，預浸料的單位面積質量和厚度可以通過選擇和控制纖維單位面積質量和含膠量來調節(jié)，如纖維均勻且制備預浸料的工藝過程穩(wěn)定、控制嚴格，則纖維單位面積質量的偏差能控制在±3%，含膠量的偏差也可控制在±3%范圍。

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成型工藝性是控制的關鍵。預浸料的黏度和鋪覆性黏度直接影響后續(xù)的鋪層操作，黏度太大則棍難鋪層，太小則層間不能自然粘貼不能保證鋪層的穩(wěn)定性。鋪覆性與黏度密切相關，要求能鋪制各種復雜形狀且不損傷纖維，否則在制件彎曲部分纖維可能產生回跳現象，貼不實甚至將纖維折斷，因此要求黏度合適、鋪覆性好，黏度取決于膠液的特性、含膠量、貯存過程中固化度的增加及環(huán)境溫度等因素；預浸料的凝膠時間是確定固化加壓時機的依據，對制品質量影響很大，測定方法是將預浸料夾在玻璃片之間，置于規(guī)定溫度(通常是成型溫度)的電熱板上用探針給玻璃片施加壓力，膠液將從玻璃片間流出，開始計時用探針撥動膠液直到膠液不能拉絲的時間即凝膠時間，它與溫度及預浸料的存放期有關；預浸料樹脂的流出量，在成型固化過程中有部分多余的樹脂從復合材料中流出，它能帶出層間的氣泡、降低孔隙率，流出量的多少表征了成型時樹脂的流動性，若流動階太大則易嚴重流膠造成貧膠、纖維易被沖亂，流動性過小會使樹脂分布不均層間結合薄弱、直接影響制品的含膠量和孔隙率，因此是確定工藝參數的依據之一；預浸料的揮發(fā)分含量少量揮發(fā)分有助于成型時樹脂的流動，但揮發(fā)分過多會增加制品中的孔隙率，降低制品性能尤其是層間剪切性能。 內容來自123456