复合材料用预浸料1
复合材料的预浸料模压成型工艺
复合材料的预浸料模压成型工艺复合材料是由至少两种不同材料组成的复合材料，以获得所需性能的材料。
其中一种常见的制备方法是预浸料模压成型工艺。
预浸料是一种由纤维增强材料（如碳纤维或玻璃纤维）与树脂基体组成的片材。
这种预浸料一般由两种方式制备：第一种是利用干法制备，将预浸料按照一定比例将纤维和树脂混合，再通过特殊的处理方法使树脂固化，最终形成片材。
第二种是湿法制备，先将纤维浸渍在树脂中，使其充分浸润树脂，然后通过固化过程形成片材。
在预浸料模压成型工艺中，首先将预浸料剪成需要的尺寸，然后将其放置在模具中。
模具的形状和尺寸需要根据产品的要求来设计。
接下来，将模具加热至一定温度，以使预浸料中的树脂熔化，同时将模具加压，以使纤维更加紧密地排列。
加热和加压时间通常根据预浸料和模具的性质来确定。
在模压过程中，树脂的熔化使纤维之间相互粘结，使得基础材料更加牢固。
同时，模具的加热和加压作用可以使纤维的排列更加均匀，从而提高复合材料的机械性能。
此外，在模压过程中，也可以在复合材料中添加填充剂或添加剂，以改善材料的性能。
模压完成后，将模具冷却至一定温度，然后打开模具，取出成型的复合材料。
这些成型的复合材料可以进一步进行后续的加工，如修整、打磨等。
预浸料模压成型工艺的优点是制备简单、成本低、生产效率高。
这种工艺可以用于制备各种形状和尺寸的复合材料制品，如航空航天、汽车、运动器材等领域。
总结起来，预浸料模压成型工艺是一种制备复合材料的方法，通过将预浸料放置在模具中，加热和加压以使纤维更加紧密地排列，最终形成所需形状和尺寸的复合材料制品。
这种工艺简单，生产效率高，适用于各种领域的复合材料制备。
复合材料预浸料极其加工设备
03
如航空航天和汽车领域。
复合预浸料
复合预浸料是由两种或多种树脂和增强纤维组成 的预浸料，具有多种树脂的优点。
复合预浸料可以结合不同树脂的特点，实现更好 的性能指标和满足特殊需求。
复合预浸料适用于制造需要综合性能的部件，如 体育器材和医疗器械等。
预浸料的性能指标
树脂类型和含量
不同树脂类型和含量会影响预 浸料的性能指标，如粘度、固
建筑装饰
预浸料也用于建筑装饰领域，如生产 玻璃纤维增强复合材料的外墙板和天 花板等装饰材料。
体育器材领域
自行车和滑雪板
预浸料在体育器材领域广泛应用于制造自行车架、滑雪板等高性能运动器材，以提高其强度、轻量化和美观度。
帆船和皮划艇
预浸料还用于制造帆船和皮划艇等水上运动器材，以提高其耐久性和轻量化。
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汽车制造领域
汽车车身
预浸料在汽车制造中用于生产车身面板、车门、发动机罩等 部件，以提高汽车的结构性能和外观质量。
汽车零部件
预浸料还用于生产汽车内部的零部件，如座椅骨架、方向盘 等，以提高舒适性和安全性。
建筑领域
桥梁和高层建筑
预浸料在建筑领域用于制造桥梁和高 层建筑的承重结构，如梁、柱和板等， 以提高结构的强度和耐久性。
复合材料预浸料极其加工 设备
• 引言 • 预浸料种类与特性 • 预浸料加工设备 • 预浸料应用领域 • 预浸料加工技术的发展趋势 • 结论
01
引言
复合材料的定义与重要性
定义
复合材料是由两种或多种材料组成的 一种材料，这些材料在微观尺度上结 合在一起，以产生新的、具有优异性 能的材料。
重要性
复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀 、隔热等特性，广泛应用于航空航天 、汽车、建筑、体育器材等领域，对 现代工业的发展具有重要意义。
复合材料预浸料铺层 错位要求
复合材料预浸料铺层错位要求复合材料是由两种或两种以上的不同材料通过某种方法结合而成的新材料。
预浸料是指在生产过程中，预先将树脂浸渍到纤维增强材料中，形成一种已经浸渍好的材料，便于后续加工成形。
而复合材料预浸料铺层中的错位要求，指的是在层间结构中，纤维的排列方向不完全一致，从而增加了材料的强度和韧性。
复合材料预浸料铺层的错位要求主要有以下几个方面：1.纤维层之间的错位：在复合材料层间结构中，纤维层之间的错位是非常重要的。
如果所有纤维层都完全一致的排列方向，容易形成层间结构的层状剪切效应，从而降低了复合材料的整体强度。
通过在不同层次将纤维层错开排列，可以有效地增加复合材料的强度和韧性。
2.纤维束之间的错位：纤维束是由多根纤维捆绑在一起形成的结构。
在纤维束之间的排列方式也是关键。
如果所有纤维束都完全重合排列，容易形成层间结构的层状剪切效应，从而降低了复合材料的整体强度。
通过将不同纤维束错开排列，可以增加复合材料的强度和韧性。
3.纤维朝向的错位：在预浸料铺层过程中，纤维的排列方向也需要有一定的错位。
如果所有纤维都完全一致的方向排列，容易造成材料在某个方向上的脆弱性，而在其他方向上的性能则较为脆弱。
通过将纤维的朝向进行适当的错位，可以使材料在多个方向上都具有良好的强度和韧性。
总的来说，复合材料预浸料铺层的错位要求是为了增加材料的强度和韧性。
同时，错位排列也可以改善材料的疲劳性能和抗冲击性能。
因此，在复合材料的预浸料铺层过程中，需要合理设计纤维层之间、纤维束之间和纤维朝向之间的错位，以实现材料性能的优化。
要实现合理的错位要求，需要在生产过程中控制好预浸料的铺层方式。
可以通过调整材料的工艺参数，如纤维层和纤维束的排布方式、预浸料浸渍厚度和浸渍速度等，来控制纤维的错位情况。
另外，还需要优化材料的结构设计，如采用多层交替排列的结构，将纤维层和纤维束错开排列，以实现更好的错位效果。
综上所述，复合材料预浸料铺层的错位要求是为了增加材料的强度和韧性。
预浸料用途
预浸料用途预浸料是一种特殊的材料，广泛应用于各个领域。
它通常由纤维材料和树脂基质组成，树脂基质已经在纤维材料上预先涂布。
这种处理可以将树脂预混合至纤维材料中，形成一种既方便又可靠的预制复合材料。
预浸料具有多种用途，以下是其中一些常见的应用领域。
1.航空航天：预浸料广泛应用于航空航天工业中，特别是用于制造飞机和导弹组件。
它们用于制造高性能的复合材料结构，能够提供优异的抗拉强度和刚度，同时具有较低的重量。
2.汽车工业：汽车制造商也开始广泛使用预浸料，以制造更轻、更坚固的车身部件。
预浸料可以用于制造车身蓬材料，减轻整车重量并提高燃油效率。
3.运动器材：预浸料在制造滑雪板、高尔夫球杆、自行车车架等运动器材方面也发挥重要作用。
它们可以提供更好的耐冲击性和强度，以及更好的振动吸收能力。
4.建筑和基础设施：预浸料在建筑和基础设施领域也有广泛的应用。
它们可以用于制造桥梁、天桥、建筑立面等结构部件，提供更高的结构强度和耐久性。
5.体育用品：预浸料还被广泛应用于制造各种体育用品，如高尔夫球杆、网球拍和自行车车架。
它们可以提供更好的控制性能和更高的耐久性，同时也减轻了产品的重量。
6.医疗器械：预浸料在医疗器械领域中也有一定的应用。
它们被用于制造各种手术工具、X射线台和医用成像设备等。
预浸料可以提供材料的强度和耐用性，同时也满足质量和可靠性要求。
除了上述应用领域外，预浸料还可以在其他方面发挥作用，如电子设备、船舶制造、体育设施等。
随着技术的不断进步，预浸料的应用领域也在不断扩大和改进。
预浸料的优点包括高强度、低重量、易于加工和成本效益，使其成为许多行业的理想选择。
预浸料使用方法
预浸料让你的DIY变得更加省心
随着时代的进步和人们对生活质量的不断追求，市面上的DIY家
居材料变得越来越多样化和丰富。
而其中，预浸料作为一种新型材料，成为了许多DIY爱好者的首选。
那么，什么是预浸料呢？预浸料是一种将树脂与增强材料事先混
合后制成的复合材料，其制备工艺和材料成分都比较简单。
首先，将
树脂和固化剂按照一定比例混合均匀，再加入增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）进行搅拌和预浸润，待材料表面的气泡飞去后，将其晾干，并在一定的温度和时间下进行固化处理即可。
那么，预浸料又有哪些优势呢？首先，它的制备过程简单，而且
操作便捷，可以满足DIY家居爱好者对于材料耐用性、强度、刚度和
耐腐蚀性的要求。
其次，它具有良好的加工性能，可以进行轮廓加工、成型加工、粘接等多种加工方式，大大方便了DIY家居材料的制作。
使用预浸料时，我们需要注意一些细节。
首先，需要注意对树脂
固化剂的配比，否则可能会导致材料的性能下降。
其次，需要在加工
之前进行充分测试，确保材料的强度和刚度符合使用要求。
最后，需
要注意做好个人防护工作，如戴手套、口罩等，避免对人体产生不良
影响。
总体来说，预浸料是一种性能优异、制作方便的新型材料，它的使用可以大大提高DIY家居的制作效率和质量，并成为您美化家居的得力助手。
预浸料制备工艺
预浸料制备工艺引言预浸料（Prepreg）是用于复合材料制造的一种重要材料，它由纤维增强材料（如碳纤维或玻璃纤维）和热固性树脂组成。
预浸料的制备工艺对于复合材料制造的质量和性能至关重要，它涉及到材料的混合、浸润和固化等过程。
1. 材料选择预浸料的制备首先需要选择适当的纤维增强材料和树脂。
常用的纤维增强材料有碳纤维和玻璃纤维，而树脂可以选择环氧树脂、聚酰胺树脂等。
选择材料时需要考虑到预浸料的最终应用，以及所需的力学性能、耐热性能等要求。
2. 材料预处理在制备预浸料之前，需要对纤维增强材料进行一些预处理。
这包括纤维的表面处理、去除杂质和污染物等。
表面处理可以增加纤维与树脂之间的结合力，并改善材料的耐热性和抗溶剂性。
去除杂质和污染物则有助于提高预浸料的质量。
3. 树脂浸润树脂浸润是预浸料制备的关键步骤之一。
它可以通过浸润、浸渍和浸渍+收卷等方式进行。
其中，浸润是最常用的方法。
浸润过程中，将纤维增强材料浸入树脂中，使树脂完全浸润纤维，形成均匀分布的树脂基体。
浸润的关键是控制树脂的流动和纤维的复杂结构，以确保树脂能够均匀地渗透到纤维表面，并填充其间隙。
4. 热固化热固化是预浸料制备的最后一个步骤。
在热固化过程中，预浸料中的树脂会在高温下发生化学反应，形成固态结构。
热固化过程中，需要控制温度和时间，以确保树脂的充分固化。
温度过高或时间过长可能导致树脂的过度固化，而温度过低或时间过短可能导致树脂未能完全固化。
5. 储存和处理制备完成的预浸料需要进行适当的储存和处理，以保持其质量和性能。
预浸料通常需要存放在低温环境中，以延缓树脂的固化反应。
同时，预浸料还需要保持干燥，以防止湿气对其性能的影响。
在使用预浸料时，还需要遵循一些特定的操作规程，以确保预浸料的最佳性能。
结论预浸料制备工艺对于复合材料制造具有重要的影响。
通过合理选择材料、进行适当的预处理、控制浸润和热固化过程，可以制备出高质量的预浸料。
预浸料的性能取决于材料的选择和处理过程的质量控制。
复合材料预浸料的主要质量技术指标
复合材料预浸料的主要质量技术指标复合材料预浸料是一种由纤维增强材料和预浸树脂组成的半制成品。
它具有良好的机械性能、优异的耐热性、耐腐蚀性和电绝缘性能等特点，在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域得到广泛应用。
为了确保复合材料预浸料的质量，需要对其进行严格的检测，并制定相应的质量技术指标。
1.纤维含量：纤维含量是评价复合材料预浸料性能的重要指标之一、纤维含量过高，容易导致材料黏度过高、流动性差；纤维含量过低，会影响材料的强度和刚度。
因此，需要根据实际应用要求确定适当的纤维含量范围。
2.力学性能：复合材料预浸料的力学性能包括弯曲强度、压缩强度、拉伸强度等。
这些性能直接影响复合材料的可靠性和使用寿命。
通常情况下，力学性能要求越高，预浸料的制备工艺和配方就越复杂。
3.热稳定性：复合材料预浸料在高温环境下的稳定性也是一个重要考量因素。
在航空航天等高温环境中的应用，需要确保材料在高温下不发生脱胶、脱溶或分解。
因此，预浸料的热稳定性是评估其性能的重要指标之一4.密度：密度是材料物理性能的重要指标，直接关系到材料在使用过程中的重量和体积。
低密度的复合材料可以减轻结构负荷，提高整体性能。
5.界面粘接强度：复合材料预浸料通常由纤维增强材料和树脂基料构成，二者间的界面粘接强度直接影响复合材料的整体性能。
界面粘接强度越高，复合材料的力学性能和耐热性就越好。
除了以上几个主要技术指标，还有一些次要技术指标也需要考虑。
比如，预浸料的粘度、固化时间、溶解度、热传导性能等等。
这些技术指标都需要根据实际应用需求进行调整和优化。
总之，复合材料预浸料的主要质量技术指标包括纤维含量、力学性能、热稳定性、密度和界面粘接强度等。
通过严格把控这些技术指标，可以保证预浸料的质量，从而确保复合材料制品在使用过程中具有优异的性能和可靠性。
【doc】复合材料用预浸料
复合材料用预浸料甜…五期簧臂科黧黧1999年lO.,qHi-TechFiber&Application 暧}尝;鼋,V o1.24No.5Oct.1999复合材料用预浸料一艨触槲 (7)1预浸料的基本概念成型方法对各类预浸料的要求..虽然预浸工艺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它的一些性质直接带八复合材料中.是复合材料的基础.复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能对于复合材料设计师来说,预浸料是具有一定力学性能的结构单元,可用以进行结构设计.对于复合材料工艺工程师而言,预浸料是制造结构的原料.可直接用以制造各种复合材料构件.预浸料的优劣关系到复合材料的质量.因此.预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义.预浸料从40年代末期开始采用,但在很长一段时间没有给予足够的重视和得到应有的发展只有到了60年代束70年代初,高性能增强纤维如碳纤维,芳纶等的相继问世,预浸料才受到重视,有了长足的发展.随着增强纤维性能不断提高.促进了预浸料研究和开发.工艺技术日趋成熟,应用范围不断扩大.到了80年代,世界上大部分碳纤维都是以预浸料的形式应用的近年来,新型高性能热塑性树脂的出现,复合材料的某些性能得到进一步提高.但因熔点高,熔融粘度大.没有合适的低沸点溶剂可溶,给预浸料的制造带来一系列新问题,需要I八新概念,采用新工艺.于是开发了许多新的预浸料工艺方法目前预浸料制造已成了一种专门的工艺技术,由专业化工厂进行生产, 制造技术有了很大提高,质量控制得到加强, 实现了工艺过程的自动化,可以保证产品的稳定性.另外,预浸料品种多样,能够满足不同收稿日期:19990828和树脂体系配方仍是各公司或厂家的专利,但是,不同规格,品种,不同性能的预浸料已商品化,可以适应航空,航天工业乃至国民经济各个部门的应用.1.1对预浸料的基本要求:预浸料的一些性能基本上原封不动的带到复合材料及其构件中.是复合材料性能的基础,复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性能.通常对预浸料的主要要求如下:(1)树脂基体和增强体的匹配性好.即增强体表面经过处理和树脂基体相容.以使复合材料有优良的层间强度.f2)具有适当的粘性和铺覆性.粘性不宜太大.以便铺层有误时可以分开重新进行铺贴而预浸料又无损坏;粘性也不能太小,使在工作温度下两块预浸料能粘贴在一起不致分开.复杂形状或曲率大的构件,要求预浸料在一定的外力作用下,能服贴地粘贴在模具上,去掉外力也不会反弹从模具上脱开.p)树脂含量偏差应尽可能低至少控制在--+3%以内.以保证复台材料纤维体积含量和力学性能的稳定性对于非吸胶预浸料尤其是这样.希望树脂含量偏差能控制在±1%以内(4)挥发分含量尽可能小.一般在2%以下.以降低复合材料中的孔隙含量.提高复合材料的力学性能主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以下(5)具有较长的贮存寿命,通常要求室温下的粘性贮存期大于1个月,一180C下大于6个月, 以满足复合材料铺贴工艺和力学性能要求.-(6)固化成型时有较宽的加压带,即在较宽第五期张风翻:复合材料用预漫料.29.的温度范围内加压,都可得到满意的复合材料构件而对性能无明显影响(7)有适当的流动度.层压件流动度可以大一些,以便树脂均匀分布并浸透增强材料;夹层结构流动度应比较小,以使面板和芯材能牢固的结合在一起1.2预浸料的基本特征先进复合材料用的预浸料有以下特征: (1)可以正确控制增强体的含量和排列由于在预浸过程中准确控制了树脂含量,固化时树脂流出很少,可以得到精度很高的成品. (2)是干态材料,容易铺层制品可以局部加强,通过改变预浸料层数,能够制得不同厚度的制品(3)制品表面精度高因为浸渍完全,预浸料中无气泡,因此,制品表面光洁,质量高. (4)预漫料作为中间材料有利于文明生产和安全生产.(5)对树脂有一定要求,选择范围较窄.通常在室温应是半固态到固态,粘度小的树脂尚需增牯溶液法制预浸料树脂应能溶于常用低沸点溶剂中(6)制造工序较多,价格昂贵.13预浸料的原材料预浸料的原材料包括增强体和基体,主要辅助材料是离型纸和压花聚乙烯薄膜.预浸料用增强体主要是碳纤维,芳纶,玻璃纤维及其它们的织物.其它纤维如硼纤维, 图1-1预浸料用增强体.30.高科挂许秸与.i皇用第二十四卷图1-2预浸料用基体超高相对分子质量聚乙烯纤维,碳化硅纤维等在目前结构复合材料中使用较少.见图1-1.预浸料用树脂基体包括热固性树脂和热塑性树脂两大类,结构复合材料常用树脂基体见图1-2.预浸料用离型纸是表面涂有防粘层的牛皮纸.压花聚乙烯薄膜应具不同颜色,以防不同预浸料在铺层时混料.13.1对增强材料的要求做为预浸料的增强材料通常应满足以下要求:(1)具有高的强度和模量,断裂伸长率应大,且性能的分散性应尽可能小.(2)纤维的线密度或织物的面密度要稳定.(3)纤维经过表面处理,和树脂结合有较佳的界面性能.(4)纤维经过上浆处理,上浆剂和基体树脂相容性好,在保证其它性能的前提下,上浆剂含量要少,以利于浸胶,通常在1%左右. (5)单向预浸料所用纤维应是无捻或解捻纤维,以利于浸胶时纤维分散.(6)无毛团,断丝,尽可能没有毛丝.表1—1选择纤维应考虑的主要性能第五期张风翻:复合材料用预浸料.31.增强材料的基础是各类纤维,选用纤维时应从表1—1所示的诸方面加考虑.13.2对树脂基体的要求不同预浸料制各方法,树脂应具有不同的性能.溶液浸渍法树脂基体应能溶解于常用低沸点溶剂中,如丙酮,甲基乙基酮等;直接热熔法树脂基体的熔融温度要低,熔融后应有较低的粘度;薄膜压延法树脂基体成膜性能要好;粉末法树脂基体粉末的粒度要均匀,直径要小,粉末直径最好小于增强纤维的直径.此外,做为预浸料的树脂基体,还应考虑表1—2所列的性能.飞机复合材料构件的制造,通常需要较长的时间在预浸料状态下贮存和工作花费的时间较多,在常温下1个月左右,一l8℃l2个月上的贮存期内,要求预浸料的性能不变,这主要取决于树脂基体的性能.预浸料的挥发分含量和树脂流动性均影响到复合材料的空隙含量.挥发分含量高,成型的复合材料难免残留部分溶剂;树脂熔融粘度大,流动性差,不利于对纤维的浸润,成型复合材料的拐角处往往有贫树脂现象,这些都会造成复合材料空隙增大,严重降低复合材料的力学性能.希望树脂的固化温度低,固化时间短.但一般的规律是固化温度随树脂基体耐热性能的提高而增加,固化时间随固化温度的提高而缩短.目前,180℃左右的固化温度还是可以接受的若固化温度超过300℃,从工艺技术和制造表1—2对树脂基体的要求性能要求在差成型温度低,压力小,时间短预浸料加压带宽:适于共固化成型.适于零吸胶工艺粘性适中,铺覆性好挥发分低对人体无害耐热性釜冀雀嚣度适当高对水,化学药品.油类抗耐性能良好蓑放速率茬囊储存寿命长成本考虑,都会带来很多困难,在配方设计中应尽可能降低固化温度.树脂基体本身和所用溶剂对工作环境和人体安全不应有严重的危害.根据上述情况选择树脂基体时,要考虑的因素很多,必需结合复合材料的要求,具体分析,对多种性能进行综合平衡,见表1-3.1.3.3对离型纸的要求离型纸是预浸料和复合材料工艺过程用的辅助材料虽然不进入复合材料构件,但对预浸料的性能却有重要影响,其主要要求如下:表1—3不同类型树脂基体的基抽陛能_32.高科丝纤维与应用第=十四卷BL～一漂白牛皮纸;NATL～一天然牛皮纸;sBL一一半漂白的牛皮熊;MF～～机器抛光SC--～超级亚光纸;12/12----~T表面聚乙烯均为l2Ib/3O00f(;80----80Ib/3O00fi~;2Fl,7N～～表示上,下表面的脱摸水平,l脱模水平高,9最低(1)具有足够的拉伸强度和撕裂强度,使用中不断裂.(2)预浸料可以离型纸表面方便取下,不残留剩余物.(3)离型纸用树脂和纸结合牢固.不脱落,不被常用低沸点溶剂所溶解.(4)具有良好的尺寸稳定性.且不随环境温度,湿度而变化.厚度稳定均匀.分差尽可能小,以利于树脂基体含量的闭环自动控制. (5)双面离型纸两面的脱模能力应有差别,即粘贴预浸表面的脱模能力,应较未粘贴表面为差.为了满足主述要求,美国主要离型纸厂家Daubert公司和Akrosil公司采用不同基纸,发展了多种涂覆技术.制得了性能不同,用途各异的离型纸.如①Akrosil公司的超级亚光纸.其纤维短而致密,表面光滑,厚度均一,但对湿敏感.吸湿后易变形:②乳胶(1atex)饱和加压纸.由于乳胶是一种可渗透到纸中的增塑剂,使纸的尺寸稳定性好,柔韧性优良,适于复杂的表面和Geber切刀剪裁的预浸料,较前者有更好的脱模效果;③尺寸稳定纸.两面涂有粘土(clay),表面光洁,尺寸稳定,和前述两种纸的差别是纸纤维长.在湿潮环境不伸长:④聚乙烯涂覆纸,纸的两面都涂覆有低密度聚乙烯,表面光滑,尺寸稳定性好,而且不吸湿,缺点是脱模效果稍差,使用温度受聚乙烯的限制,不得高于IO0"C;⑤单面加压纸,单面涂覆,低价,为预浸料制备过程工艺用纸,仅用于给预浸料加压时起隔离作用Akrosil公司典型离型纸的性能见表l一4.(未完待续)【编者按】从本期开始,本刊开设技术讲座"专栏.首期由张凤翻研究员撰稿,主讲内容为"复合材料用预浸料,将分五期连续刊载.各期主要内容如下:1.预浸料基本概念和要求;2.预浸料制备工艺(I)热固性树脂预浸料制备;3.预浸料制备_T-艺(II)热塑性树脂预浸料制备;4.预浸料质量控制;5.预浸料类型和性能;附参考文献敬请广大读者关注,并对如何办好该栏目提出宝贵意见.。
复合材料用预浸料00-5
技术讲座文章编号:1007-9815(2000)04-0029-04复合材料用预浸料张凤翻(北京航空材料研究院,北京100095) 中图分类号:V258 文献标识码:A(续5)4 预浸料的类型和性能411 预浸料的类型随着复合材料研究和开发的不断进步,使用领域日渐扩大,复合材料构件不同制造工艺、不同工作条件对预浸料也提出了不同要求。
为了适应来自多方面的需要,新的预浸料不断出现,预浸料的类型不断增加。
按物理状态分类,预浸料分成单向预浸料、单向织物预浸料、织物预浸料;按树脂基体不同,预浸料分成热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料;按增强材料不同,分成碳纤维(织物)预浸料、玻璃纤维(织物)预浸料、芳纶(织物)预浸料;根据纤维长度不同,分成短纤维(4176mm以下)预浸料、长纤维(1217mm)预浸料和连续纤维预浸料;按固化温度不同,分成中温固化(120℃)预浸料、高温固化(180℃)预浸料以及固化温度超过200℃的预浸料等。
表4-1为按树脂基体不同预浸料的主要类型。
单向织物预浸料是指纤维排列主要是径向,通常其比例超过90%,仅有少量横向纤维,或单向预浸表面覆盖一层厚度很薄的玻璃纱布,目的是使单向预浸料不易分散开,改善其工艺性,俄罗斯航空工业用于主承力构件的预浸料多属前者。
日本、韩国及欧洲体育用品用的预浸料,部分属于后者。
窄带预浸料是指宽度几mm或几十mm的单向预浸料,一般用于缠绕复合材料构件,不作铺层使用。
板型预浸外观呈刚性板状,英国ISI公司的APC-1、APC-2(AS4/PEEK)属这类预浸料,无粘性,铺层时需热熔焊方法进行,制造复杂形状的构件时铺层比较困难。
粉末预浸料是指树脂粉末附着于纤维上,经过部分熔化,形成树脂不连续,纤维未被树脂充分浸透的一种复合物。
法国Atochem公司的“FIT”预浸丝束、俄罗斯航空材料研究院、BASF公司的粉末预浸料均属此类。
这类预浸料有一定柔软性,有利于复杂构件的铺层,“FIT”预浸料束可用编织或缠绕成形。
复合材料预浸料极其加工设备
切割
片材
悬浮沉积工艺
1.3.2.3 硫化床法
短切 热压 电加热 远红外加热
05
04
02
01
玻纤
树脂粉末
输送网带
冷却
片材
1.3.2.4 静电吸附法
短切玻纤 3~50mm
层合
塑料薄膜 0.01~1mm
热压
冷却
片材
带静电
玻纤 静电摩擦辊 静电发生器 中长玻纤
01
01
02
03
04
05
升温速率
固化压力：排除过剩树脂，使制件密实；
加压时机
真空度：排除夹杂空气和挥发物
02
03
04
05
真空度
温度
时间
压力
压力罐成型设备和工具
浸渍--------〉赋形--------〉固化
预浸料 高压 高温 流胶
1、模具 2、真空系统
3、温度（热压罐系统）
真空系统： 真空袋 真空泵、管路 密封材料 3、热压罐系统 4、脱模材料
预浸料制备工艺及设备
热固性树脂基体预浸料制备技术 SMC 连续长纤维 溶液浸渍法 热熔法 热塑性树脂基体预浸料制备技术
1.3.1.1 溶液浸渍法（湿法）
设备：卧式或立式浸胶机
过程
收卷
热处理炉 (除去水分或石蜡浸润剂)
浸胶槽 (浸胶)
纤维 (纱或织物)
烘干炉 (除去溶剂、挥发分) (树脂预固化)
为了满足动载疲劳性、提高层间剪切采用正交三维；
真空浸渍、内气囊加压工艺。
内补强法兰
内加压
真空浸渍 + 气囊加压
2.3真空袋-热压罐成型
复合材料用预浸料
技术讲座(续2)2.2热塑性树脂基体预浸料的制备工程用高性能热塑性树脂如PEEK 、PEI 、PPS 等一般熔点较高,超过300e 。
熔融粘度大,而且粘度随温度的变化很小,这就给热塑性树脂基复合材料的成型工艺带来很大困难,制造热固性树脂预浸料的常规方法通常不能用于制造热塑性树脂预浸料。
于是,热塑性树脂基体预浸料的制备就成为热塑性树脂基复合材料研究极为重要的课题。
近20年来,国内、外开展了大量研究工作,采取了多种工艺方法,获得了不少成果,常用的工艺方法如下:2.1.1溶液浸渍法高性能热塑性树脂特别是PEEK 、PPS 一类结晶型高分子,没有合适的低沸点溶剂可溶,不便用溶液法制预浸料。
但也有一部分非结晶型树脂如PEI 、PEK-C 、PES 等可溶解在部分溶剂中,不过常用的低沸点溶剂对其溶解度有限,用低浓度的的浓液即便采取不同工艺措施也难以得到树脂含量在35%左右的预浸料,为此,常用混合剂,增大树脂的溶解度,随之提高预浸料的树脂含量,满足对不同树脂含量预浸料的要求。
该法可以使用热固性树脂溶液法预浸设备及其工艺,但需增加熔融炉,使树脂熔融并粘附在增强材料上。
2.2.2泥浆法该法的关键是制备泥浆。
通常是将树脂粉末悬浮于具有要求特性的液体介质中,后者多为含增调剂聚环氧乙烷、甲基乙基纤维素的水溶液。
树脂粉末应尽可能的细,直径最好在10L m 以下并小于纤维直径,以便分布均匀并使纤维浸透。
为提高树脂对纤维的浸透性,可加入润湿剂,烷基芳基聚醚醇是有效的润湿剂。
工艺过程和溶液法类似,不同的是纤维束进入树脂槽经过数组导辊,使纤维进一步分散和展平,并同聚合物泥浆很好地接触,使树脂粉末进入纤维束。
随后通过挤压辊挤掉多余的树脂,通过加热炉,除去水或稀释剂,再将树脂和纤维加热,使熔化并粘接在一起,详见图2-8。
这种工艺可以使树脂均匀浸渍,但水和增稠剂处理不当,会影响复合材料的性能。
2.2.3热压工艺这种方法所用设备为热压机,是将定量树脂复合材料用预浸料张凤翻(北京航空材料研究院,北京100095)图2-8制备预浸料的泥浆式艺1纱架;2蓖子;3,4,5,6导向辊;7聚合物泥浆浴;8导向机构;9干燥室;10加热模;11牵引;12收卷第二十五卷第一期高科技纤维与应用Vol.25No.12000年2月Hi-Tech Fiber &A pp licationFeb.200031第一期张凤翻:复合材料用预浸料粉末均匀地分布在热压板上,用增强纤维织物盖上树脂,放第二块热压板,加热到树脂的加工温度,使其熔融,慢慢施压,使树脂进入织物。
复合材料的预浸料模压成型工艺设计
复合材料的预浸料模压成型工艺设计一、引言复合材料是由两种或两种以上的材料（通常是纤维增强材料和基础材料）按一定方式组合而成的材料。
预浸料是其中一种重要形式，其在制造过程中充分浸渍纤维增强材料，并由预先定量的树脂浸液制成。
预浸料模压成型是一种常用的制备复合材料制品的工艺方法，本文将对该工艺的设计进行探讨。
二、工艺流程1.准备工作：准备好纤维增强材料、预浸料浸液、模具等所需材料和设备。
2.纤维浸润：将纤维增强材料放入预浸液中，确保纤维完全浸润且浸膏均匀。
根据实际需要，可以进行多次纤维浸润以增加预浸料的质量。
3.预压：将浸润好的纤维堆积在模具中，并在适当的压力下进行预压，以除去多余的预浸胶，形成初步的形状。
4.加热固化：将预压好的纤维在模具中进行加热固化，根据预浸料的要求选择适当的温度和时间。
5.压制成型：在加热固化完成后，将模具放入压模机中进行模压成型，给予适当的压力和温度，使得预浸料完全固化。
6.修整和后处理：将成型的复合材料制品修整成所需形状，并进行必要的后处理，如表面抛光、涂漆等。
三、关键工艺参数1.预浸料浸液配方：根据不同的材料要求，确定合适的树脂类型和固化剂配比，以及一定的填料和助剂。
2.纤维浸润时间：根据纤维增强材料的吸液性和树脂浸润性能，确定合理的纤维浸润时间，以保证纤维完全浸润。
3.预压压力和时间：根据预浸料的性质和所需成型形状，确定合适的预压压力和时间，以确保预浸料形成初步的形状。
4.加热固化温度和时间：根据预浸料的要求和所选用的树脂体系，确定适当的加热固化温度和时间，以使预浸料完全固化。
5.模压温度和压力：根据树脂体系的固化特性和制品的形状要求，确定合适的模压温度和压力，以将纤维和树脂充分结合。
四、质量控制1.纤维浓度控制：通过纤维的质量取样和称重，测算纤维的重量比例，以控制纤维增强材料的质量。
2.树脂浓度控制：通过树脂浸润后的纤维重量和浸膏后的纤维重量对比，计算树脂浓度，以确保浸润均匀。
复合材料用的金属预浸料及其应用
图 2 涂覆预浸料零件带的侧示图
程 。将纤维放入铝熔融槽 , 在槽中完成纤维束的浸 润 /渗透 , 渗透的纤维束穿过成型模具 , 然后冷却 , 可以使所需要的纤维预浸渍 。
该工艺非常类似于生产聚合物复合材料零部件 横截面的连续拉挤工艺 。该装置能生产许多标准无 缝拉挤构形 , 例如 , 矩形管 、管道 、弯管和圆形管 。 然后 , 把平的预浸渍带缠绕在加工零件用的贮存缠 绕筒上 , 按长度切成其它形状 , 并折叠起来 。
由于金属预浸工艺能使质量减轻 , 对下一代军 用和民用运输工具有重要的作用 。例如 , 轻型无人 战斗机的高强度机体 、未来装甲车和战术货运车用 的轻型零部件 。 3. 4 选择飞机结构的增强物
金属预浸料对使用金属材料和 PMC 不相容的 问题提供独特的解决办法 。金属预浸料带可以用作 增强物 , 以增强铝结构 , 例如蒙皮 。这种方法允许 设计者在给定载荷点自由排列纤维量和方向 , 以获 得最佳设计 。
Touchtone公司研究的另一个固化装置是 M et2 p reg长丝缠绕 。如传统长丝缠绕一样 , 缠绕机把润
图 4a 连续带铺放工艺过程图
图 4b 带铺放机
图 4c 铺放带的金属预浸带简图
·60·
图 4d 铺放金属预浸带的圆筒显微组织
飞航导弹 2005年第 11期
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表 1 聚合物和金属预浸料的性能比较
性 能 最高使用温度 基体性能优化
聚合物预浸料 ≤基体的 Tg 要求固化工序
金属预浸料 ～基体的 0. 6T熔化 冷却时凝固
预浸料使用方法
预浸料使用方法
预浸料是一种新型的材料，它是一种预先浸渍了树脂的纤维材料。
预浸料的使用方法非常简单，只需要将其放入模具中，然后进行加热和压缩，就可以制成各种形状的复合材料。
预浸料的使用方法有以下几个步骤：
第一步，准备模具。
根据需要制作的复合材料的形状和尺寸，选择合适的模具，并将其清洁干净。
第二步，准备预浸料。
将预浸料从包装中取出，按照需要的尺寸和形状进行切割和排列。
注意，预浸料在切割和排列时应该避免过度拉伸和扭曲，以免影响其性能。
第三步，将预浸料放入模具中。
将预浸料放入模具中，并按照需要的厚度和密度进行排列。
注意，预浸料在放入模具中时应该避免过度挤压和变形，以免影响其性能。
第四步，进行加热和压缩。
将模具放入加热压力机中，进行加热和压缩。
加热温度和压力应该根据预浸料的性质和需要制作的复合材料的要求进行调整。
第五步，取出复合材料。
待复合材料冷却后，将其从模具中取出，并进行后续的加工和处理。
预浸料是一种非常方便和易于使用的材料，它可以用于制作各种形
状和尺寸的复合材料。
只需要按照上述步骤进行操作，就可以轻松地制作出高质量的复合材料。
复合材料的制备工艺
复合材料的制备工艺
复合材料的制备工艺主要包括预浸料法、层叠法和注塑法等。
1. 预浸料法：将纤维材料浸泡在树脂中，使其充分吸收树脂，并去除多余的气泡，形成预浸料，然后将预浸料堆叠在一起进行热压固化。
这种方法适用于制备复杂形状的复合材料，如飞机机翼等。
2. 层叠法：将预制的纤维层片和树脂层片按一定顺序堆叠在一起，形成复合材料的层叠结构，然后通过压力和温度的作用进行固化。
这种方法适用于制备平面形状的复合材料，如板材等。
3. 注塑法：将预先加热熔融的树脂注入模具中，然后在树脂中添加纤维材料，通过压力和温度的作用使树脂固化，形成复合材料制品。
这种方法适用于制备复杂形状的复合材料制品，如零件等。
此外，还有其他的制备工艺，如自动纺织工艺、自动纺织复合工艺和自动纺织注塑复合工艺等，根据不同的复合材料和不同的应用需求选择适合的制备工艺。
复合材料预浸料的制备方法
复合材料预浸料的制备方法
复合材料预浸料是一种在工厂或实验室中预制的、具有特定增强材料和树脂基质的半成品材料，用于制备复合材料制品。
下面是一种常见的复合材料预浸料制备方法：
1.选择增强材料和树脂基质：根据需要的性能和应用，选择适
合的增强材料，如碳纤维、玻璃纤维等，以及树脂基质，如环氧树脂、聚酰亚胺等。
2.增强材料预处理：将增强材料进行表面处理，如去除油污、
尺寸修整等，以提高与树脂基质的粘结力。
3.制备树脂溶液：将树脂基质溶解在适当的溶剂中，形成树脂
溶液。
树脂溶液的浓度和配比需根据预期的复合材料性能进行调整。
4.浸渍过程：将增强材料放入树脂溶液中，浸渍一定时间，使
树脂完全渗透到增强材料中。
浸渍时间和温度可根据树脂的特性进行调控。
5.挤出或滚压：将浸渍好的增强材料通过挤出机或滚压机进行
挤压或滚压，以去除多余的树脂，并使增强材料之间紧密结合。
6.固化：对已挤出或滚压的预浸料进行固化处理，使树脂基质
发生化学反应或热固化，形成坚固的结构。
7.切割和整形：根据需求，对固化后的预浸料进行切割和整形，
以得到所需的复合材料制品。
需要注意的是，以上方法仅为一种常见的制备方法，实际制备过程中还需要根据具体的材料和工艺要求进行调整和优化。
复合材料预浸料极其加工设备
汽车车身材料：复合材料预浸料用于制造轻量化、高强度的汽车车身，提高燃油经济性和行 驶性能。
汽车零部件：复合材料预浸料应用于汽车零部件的制造，如发动机罩、车门、车顶等，提高 零部件的强度和耐腐蚀性。
汽车内部装饰：复合材料预浸料用于制造汽车内部装饰件，如仪表板、座椅等，提高装饰件 的舒适性和美观度。
汽车底盘：复合材料预浸料应用于汽车底盘的制造，如悬挂系统、制动系统等，提高底盘的 稳定性和安全性。
影响因素：包括温度、压力、时间、 气氛等因素，对固化过程和产品性 能产生影响
预浸料切割技术：采用激光切割、机械切割等手段将预浸料按照设计要求切割成所需形状和尺 寸
预浸料拼接技术：将切割好的预浸料按照一定的顺序和方式进行拼接，形成完整的复合材料结 构
切割与拼接过程中的注意事项：确保切割精度和拼接质量，避免出现缝隙和错位现象
帆板：采用碳纤维预浸料制造，具 有轻便、坚固、耐腐蚀等特点，提 高帆板运动员的比赛水平。
航空航天领域：用于制造飞机和航天器结构件，提高性能和安全性 汽车领域：用于制造汽车车身和零部件，提高燃油经济性和轻量化 体育器材领域：用于制造高尔夫球杆、自行车架等高性能运动器材，提高运动性能和舒适度 建筑领域：用于制造桥梁、高速公路等基础设施，提高耐久性和安全性
定制化：根据客户需求，提供定制 化的复合材料预浸料产品，满足个 性化需求
政策法规对复合材料预浸料 市场的影响
国内外政策法规对比分析
未来政策法规发展趋势预测 企业应对策略建议
机遇：随着科技的发展，复合材料预浸料在航空航天、汽车、体育器材等领域的应用越来越 广泛，市场需求不断增长
挑战：随着环保意识的提高和成本的增加，复合材料预浸料的生产和加工需要更加环保和高 效的技术和设备