环氧复材预浸料制备技术要求

高性能环氧复合材料主要采用单向预浸料，即纤维主要是经向排列(纬向纤维只有0～10%)也可用织物预浸料，目前预浸料基本只在国外有商品供应，通常需存放在-18℃环境下。之所以形成这种现状是因为环氧复材预浸料制备要求多而严格，制备难度大。 预浸料的质量直接关系到复合材料构件的质量，因此对其质量有严格要求。其基本要求主要是：预浸料的性能必须符合成型工艺的要求，如预聚程度、凝胶时间、铺覆性、固化性能等；存放过程中树脂的流出量、黏性、可修复性等应满足工艺操作要求；树脂含量偏差为±2％，挥发物含量<2%。环氧单向预浸料的制备方法主要分为间歇法(辊筒缠绕排铺法)和连续法(阵列式连续排铺法)，又可分为湿法(溶液浸渍法)和干法(胶膜法)，辊筒缠绕排铺法采用湿法工艺、阵列式连续排铺法逐渐由湿法向干法发展。辊筒缠绕排铺法比较简单，纤维从纱团引出通过胶槽浸胶，经过挤胶辊挤去多余胶液在一定的张力下由送纱器把浸胶纤维依次整齐地排列在贴有隔离薄膜的辊筒上，最后沿辊筒母线切断展开即成单向纤维预浸料，此法设备较简单、操作方便但预浸料长度有限制(为辊筒周长)、生产效率低，适用于小批量生产及试验室研制用。 copyright 123456
湿法阵列式连续排铺法流程是：一定数量的纤维从纱架引出经过整经平行整齐排铺后，同时连续进入胶槽浸胶再经挤胶、烘干、垫铺隔离纸(或膜)和压实后即可收卷，应严格控制环境温度、胶液粘度、辊间缝隙及纤维前进速度、烘干温度及时间，以保证预浸料的质量。干法阵列式连续排铺法流程是：一定数量的纤维从纱架引出经整经平行整齐排铺后，夹于干胶膜之间通过热辊挤压使纤维浸嵌于树脂膜中，加铺隔离纸(有时原胶膜附有隔离纸)压实即可收卷，此法可生产含胶量低的预浸料，产品中树脂分布均匀、孔隙率低、制品质量好，含胶量与胶膜厚度、压辊间隙和温度有关，此法对树脂体系的工艺要求较高应有优良的成膜性，胶膜应有适度的柔性和黏性、较长的储存寿命。
预浸料的质量指标有：外观、物理性能和成型工艺性能指标。外观：纤维应相互平行、依次密排，不允许有明显的交叉和松散，树脂分布均匀并完全润湿纤维；没有外来杂物和已固化树脂颗粒及丝头、丝团等物；物理性能，主要是预浸料单位面积质量、纤维单位面积质量、含胶量，预浸料的单位面积质量和厚度可以通过选择和控制纤维单位面积质量和含胶量来调节，如纤维均匀且制备预浸料的工艺过程稳定、控制严格，则纤维单位面积质量的偏差能控制在±3%，含胶量的偏差也可控制在±3%范围。

成型工艺性是控制的关键。预浸料的黏度和铺覆性黏度直接影响后续的铺层操作，黏度太大则棍难铺层，太小则层间不能自然粘贴不能保证铺层的稳定性。铺覆性与黏度密切相关，要求能铺制各种复杂形状且不损伤纤维，否则在制件弯曲部分纤维可能产生回跳现象，贴不实甚至将纤维折断，因此要求黏度合适、铺覆性好，黏度取决于胶液的特性、含胶量、贮存过程中固化度的增加及环境温度等因素；预浸料的凝胶时间是确定固化加压时机的依据，对制品质量影响很大，测定方法是将预浸料夹在玻璃片之间，置于规定温度(通常是成型温度)的电热板上用探针给玻璃片施加压力，胶液将从玻璃片间流出，开始计时用探针拨动胶液直到胶液不能拉丝的时间即凝胶时间，它与温度及预浸料的存放期有关；预浸料树脂的流出量，在成型固化过程中有部分多余的树脂从复合材料中流出，它能带出层间的气泡、降低孔隙率，流出量的多少表征了成型时树脂的流动性，若流动阶太大则易严重流胶造成贫胶、纤维易被冲乱，流动性过小会使树脂分布不均层间结合薄弱、直接影响制品的含胶量和孔隙率，因此是确定工艺参数的依据之一；预浸料的挥发分含量少量挥发分有助于成型时树脂的流动，但挥发分过多会增加制品中的孔隙率，降低制品性能尤其是层间剪切性能。

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