碳纤维预浸料性能与固化工艺研究

碳纤维预浸料性能与固化工艺研究

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物,制成树脂基体与增强体的组合物,是制造复合材料的中间材料。随着复合材料研究和开发的不断进步,使用领域日渐扩大,复合材料的不同制造工艺、不同工作条件对预浸料也提出了不同要求,对预浸料性能的要求也越来越高。

所以对于预浸料的生产要求和预浸料基本性能有着较高的要求。并且预浸料固化阶段直接影响成品复合材料的性能,差示扫描量热法(DSC)作为一种热分析

仪器,能很好的测定预浸料固化反应热过程,为了较好的确定预浸料固化工艺参数,对其树脂和预浸料性能一些性能测试,并对各种预浸料固化工艺进行评价,得出最优固化工艺方案。

本文先评价测试了六种常用规格预浸料物理性能,主要通过预浸料面密度、碳纤维面密度、树脂含量测试,分析预浸料基本的物理性能,同时在一定程度上反映出预浸料的生产工艺的稳定性及均匀一致性;接下来测试预浸料的挥发份含量、凝胶时间和粘性的变化,对预浸料的储存性能进行一定的评估。通过以上测试,

可对预浸料的物理性能进行全面的表征,对预浸料的实际生产进行反馈指导。

本文为预浸料固化工艺的三个参数-温度、时间、压力的确定,进行了预浸料和预浸料用环氧树脂的DSC升温和恒温测试,分析了各个参数对预浸料的固化工艺的参数影响,发现:预浸料的克重对固化温度没有影响,但对时间有影响;预浸

料的树脂含量使得树脂的固化温度提高,在20%~40%内呈直线关系;随着碳纤维

面密度的提高,预浸料在固化温度下时间变长,而在预固化温度阶段,其时间在树脂DSC测试的时间结果之间浮动,但也随着纤维面密度的提高而提高;树脂的种

类不一样,碳纤维对其固化时间的影响程度也不一样,其中碳纤维对YPH-77的固

化温度提高幅度较大。粘温曲线和凝胶时间的测试,确定了预浸料固化工艺的加压点,YPH-25温度在100℃附近,YPH-77温度在110℃附近;最终确定了三种固化工艺方案,并对三种预浸料固化工艺,通过成型后层合板的力学性能和DSC热焓值测试进行对比,发现方案三能较好的发挥预浸料的性能,为最优固化工艺参数的确定提供了方案。