環(huán)氧復(fù)材預(yù)浸料制備技術(shù)要求

高性能環(huán)氧復(fù)合材料主要采用單向預(yù)浸料，即纖維主要是經(jīng)向排列(緯向纖維只有0～10%)也可用織物預(yù)浸料，目前預(yù)浸料基本只在國外有商品供應(yīng)，通常需存放在-18℃環(huán)境下。之所以形成這種現(xiàn)狀是因?yàn)榄h(huán)氧復(fù)材預(yù)浸料制備要求多而嚴(yán)格，制備難度大。 預(yù)浸料的質(zhì)量直接關(guān)系到復(fù)合材料構(gòu)件的質(zhì)量，因此對其質(zhì)量有嚴(yán)格要求。其基本要求主要是：預(yù)浸料的性能必須符合成型工藝的要求，如預(yù)聚程度、凝膠時(shí)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(fù)性等應(yīng)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(yù)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(tuán)引出通過膠槽浸膠，經(jīng)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(yù)浸料，此法設(shè)備較簡單、操作方便但預(yù)浸料長度有限制(為輥筒周長)、生產(chǎn)效率低，適用于小批量生產(chǎn)及試驗(yàn)室研制用。 123456
濕法陣列式連續(xù)排鋪法流程是：一定數(shù)量的纖維從紗架引出經(jīng)過整經(jīng)平行整齊排鋪后，同時(shí)連續(xù)進(jìn)入膠槽浸膠再經(jīng)擠膠、烘干、墊鋪隔離紙(或膜)和壓實(shí)后即可收卷，應(yīng)嚴(yán)格控制環(huán)境溫度、膠液粘度、輥間縫隙及纖維前進(jìn)速度、烘干溫度及時(shí)間，以保證預(yù)浸料的質(zhì)量。干法陣列式連續(xù)排鋪法流程是：一定數(shù)量的纖維從紗架引出經(jīng)整經(jīng)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(shí)原膠膜附有隔離紙)壓實(shí)即可收卷，此法可生產(chǎn)含膠量低的預(yù)浸料，產(chǎn)品中樹脂分布均勻、孔隙率低、制品質(zhì)量好，含膠量與膠膜厚度、壓輥間隙和溫度有關(guān)，此法對樹脂體系的工藝要求較高應(yīng)有優(yōu)良的成膜性，膠膜應(yīng)有適度的柔性和黏性、較長的儲(chǔ)存壽命。
預(yù)浸料的質(zhì)量指標(biāo)有：外觀、物理性能和成型工藝性能指標(biāo)。外觀：纖維應(yīng)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(tuán)等物；物理性能，主要是預(yù)浸料單位面積質(zhì)量、纖維單位面積質(zhì)量、含膠量，預(yù)浸料的單位面積質(zhì)量和厚度可以通過選擇和控制纖維單位面積質(zhì)量和含膠量來調(diào)節(jié)，如纖維均勻且制備預(yù)浸料的工藝過程穩(wěn)定、控制嚴(yán)格，則纖維單位面積質(zhì)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(guān)鍵。預(yù)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(guān)，要求能鋪制各種復(fù)雜形狀且不損傷纖維，否則在制件彎曲部分纖維可能產(chǎn)生回跳現(xiàn)象，貼不實(shí)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(yù)浸料的凝膠時(shí)間是確定固化加壓時(shí)機(jī)的依據(jù)，對制品質(zhì)量影響很大，測定方法是將預(yù)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(jì)時(shí)用探針撥動(dòng)膠液直到膠液不能拉絲的時(shí)間即凝膠時(shí)間，它與溫度及預(yù)浸料的存放期有關(guān)；預(yù)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(fù)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(shí)樹脂的流動(dòng)性，若流動(dòng)階太大則易嚴(yán)重流膠造成貧膠、纖維易被沖亂，流動(dòng)性過小會(huì)使樹脂分布不均層間結(jié)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(shù)的依據(jù)之一；預(yù)浸料的揮發(fā)分含量少量揮發(fā)分有助于成型時(shí)樹脂的流動(dòng)，但揮發(fā)分過多會(huì)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(nèi)容來自123456