复合材料制备技术讲义3-预浸料.
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。
复合材料用预浸料3
为了制备连续纤维预浸料 , 可采用图 2 - 10 所示的碾压机 。设备主要由三个基本单元组成 : 预热段 、加压辊筒 、牵引辊 。在预热段用多级远 红外加热器 , 使树脂和纤维逐渐预热 , 加热 、加 压辊筒宽度 400mm , 辊间距 0～190mm , 最大
上述方法中 , 为了防止增强材料特别是树脂 在高温下发生氧化和分解 , 浸渍段往往还需要通 入惰性气体保护 。 2. 2. 5 纤维混杂法
纤维混杂法是将热塑性树脂纤维和增强纤维 以不同的方式混杂 , 再进行热处理制成预浸料 。 也可将混杂纤维或织物直接铺层 , 加温 、加压制 成复合材料 。该法的关键是制备热塑性树脂纤 维 。国外多个公司通过熔融纺丝制成热塑性树脂 纤维 。英国 ICI 公司和日本京都工艺纤维大学开 发 了 PEEK 纤 维 ; 美 国 Celaness 公 司 也 生 产 PEEK 复丝 ; 日本帝人公司开发了 PEI 纤维 , 并和三井东压化学公司共同开发 PEEK 纤维 ; 日本东丽公司和美国 Phil ips 公司均生产 PPS 纤 维 。主要性能见表 2 - 1 。
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
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 ; 10 加热模 ; 11 牵引 ; 12 收卷
( 未完待续)
预浸料制备工艺
预浸料制备工艺预浸料是一种高性能复合材料，由于其优异的力学性能、耐热性、抗腐蚀性和绝缘性能等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑结构等领域。
预浸料的制备工艺是关键环节之一，下面将详细介绍预浸料制备工艺。
一、基材选择基材是预浸料的主体，其质量直接影响到预浸料的性能。
目前常用的基材有碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布等。
碳纤维布具有高强度、高模量和轻质等特点，常用于航空航天领域；玻璃纤维布具有较好的耐腐蚀性和电气绝缘性能，常用于建筑结构领域；芳纶纤维布则具有较好的耐高温和抗化学腐蚀性能，常用于化工领域。
二、树脂选择树脂是预浸料中起粘合作用的物质，其种类也影响到预浸料的性能。
目前常用的树脂有环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂等。
环氧树脂具有良好的耐热性、耐化学性和耐候性，常用于航空航天领域；聚酰亚胺树脂具有极高的耐高温性能和机械强度，常用于电子器件和汽车制造领域；酚醛树脂则具有较好的防火性能和抗水解性能，常用于建筑结构领域。
三、预浸料制备工艺1.预处理将基材进行切割、定型、清洗等处理，以保证基材表面光滑、无尘且符合要求的形状尺寸。
2.涂覆将预先调配好的树脂涂覆在基材表面上，并通过刮涂或喷涂等方式使其均匀分布。
3.固化将涂覆好的基材放入固化室中，在一定温度下进行固化处理。
不同种类的树脂需要不同的固化条件，一般需要在150℃-200℃下进行1-2小时的固化。
4.切割将固化好的预浸料进行切割，以符合要求的形状尺寸。
切割方式有手工切割和机器自动切割两种。
5.包装将切割好的预浸料用塑料膜或纸板等材料进行包装，以保证其质量和保存时间。
四、质量控制在预浸料制备过程中，需要对基材、树脂、涂覆厚度、固化温度等参数进行严格控制，以保证预浸料的质量和性能。
同时，需要对制备好的预浸料进行检验和测试，如拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等指标。
总之，预浸料制备工艺是一个复杂而关键的过程，在生产实践中需要不断优化和改进。
只有通过科学合理的工艺流程和严格规范的质量控制，才能生产出高品质的预浸料产品。
复合材料实验讲义
复合材料实验讲义(总73页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除3实验1 环氧树脂的环氧值测定一、 实验目的掌握分析环氧树脂环氧值的方法。
二、 实验原理环氧值E 定义为100g 环氧树脂中环氧基团物质的量（摩尔数）。
基于高氯酸标准滴定液与溴化四乙铵作用所生成的初生态溴化氢同环氧基的反应。
使用结晶紫作指示剂，或对于深色产物使用电位滴定法测定终点。
其化学反应方程式为()()HBr NClO H C HClO NBr H C +→+44524452 OH Br CH CH 2HBr +CH 2CH一旦高氯酸过量则HBr 就过量。
由空白实验与试样所耗高氯酸的差值计算样品的环氧值。
该方法的缺点是不适用于含氮元素的环氧树脂。
三、 实验仪器和设备分析天平、滴定管等及必要的分析纯化学试剂。
四、 实验步骤1、取100ml 冰乙酸与结晶紫溶解后作为滴定指示剂。
2、取 70%高氯酸水溶液加入1000ml 的容量瓶中，在加入 300ml 冰乙酸，摇匀后再加20ml 乙酸酐，最后以冰乙酸冲稀到刻度。
3、标定高氯酸溶液。
称m 克邻苯二甲酸氢钾（分子质量），用冰乙酸溶解，再用V 毫升高氯酸溶液滴定至显绿色终点，高氯酸浓度（单位：mol/L ）为：422.2041000⨯=N V m 4、取100g 溴化四乙铵溶于400ml 冰乙酸中，加几滴结晶紫指示剂于其中。
5、称取环氧树脂左右（精确至）放入烧瓶中，加入10ml 三氯甲烷溶解，加入20ml 冰乙酸，再用移液管移10ml 溴化四乙铵溶液，立即用已标定了的高氯酸溶液滴定，由紫色变为稳定绿色为滴定终点。
记下所耗毫升数V 1和温度t 。
6、同时并行取10ml 三氯甲烷、20ml 冰乙酸以及用移液管移10ml 溴化四乙铵溶液放入烧瓶中，立即用高氯酸滴定，同样由紫色变成稳定绿色为滴定终点。
记录所耗毫升数V 0（空白实验）。
复合材料制备的技术讲义模压成型实例ppt课件
火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标
产地 北京251厂 陕西玻璃纤维总厂 吉林碳素纤维厂
游离酚 （%） 11.22 SiO2含量 （%） ≥ 96 含碳量 （%） 精选ppt≥课件92
主要性能指标 固体含量 （%） 98.09% 径向强力 （N/mm） 486/25 径向强力 （N/mm） 800/25
精选ppt课件
3
4.3 模压成型工艺过程 （1）模压工艺流程
模压料计量、预热或预压
冷模具
模具预热
涂脱模剂
嵌件放置
加模压料
合模
模具清理
脱模
保压固化
排气
后处理
精选ppt课件
4
①模压料预热目的 ➢提高物料流动性，可预压成型，便于装模； ➢去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能； ➢降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；
模具预热
制
品
装模，初始压力 制
备
成型压力，保温2h
胶液配精置选ppt课件
脱模，修整
23
6、模压工艺参数确定 （根据树脂的放热曲线） 616＃氨酚醛树脂DTA曲线特征温度
固化过程 编号
峰始温度/℃ 峰顶温度/℃
1
87
145
2
89
147
3
85
143
4
90
148
平均
88
146
结束温度/℃ 180 180 180 180 180
温度，也不易成型结构复杂的制品。因此，应根据模压料的流动性能
来选定合适的工艺参数。
精选ppt课件
15
（3）防眩板模压工艺参数的确定
防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，为10mm。两边厚度次 之，为6mm。中间厚度最薄，仅为3mm。制品属薄壁结构，形状较为复 杂。当防眩板用铁架、螺栓固定竖立后，作为一种悬臂梁受力构件， 要求制品具有较好的抗折强度和弹性，以满足使用要求。从制品性能、 结构和形状要求来看，采用较大的成型压力和较高的成型温度是较理 想的。压力大，温度高，有利于提高制品的强度，且容易成型薄壁制 品。模温高，与固化放热峰的温差就大，制品的表面质量较好。考虑 到模压料的性能与生产效率，合适的保温时间是非常重要的。保温时 间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。
复合材料制备技术讲义3-预浸料
成 型 与 加 工 技 术
曾竟成 教授 杜 刚 讲师
第3章 复合材料预浸料制备技术
3.1 预浸料定义
又称模塑料，是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续、短切纤维或 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。是 进行铺层设计的基础，也是直接用来制造各种复合材料构件的原料。
3.9 预浸料质量控制
化学性能 高压液向色谱 粘性 铺覆性 预浸料 物理性能 树脂流动度 工艺性能 凝胶时间 挥发分含量 剪切性能 弯曲性能 力学性能 剥离性能 疲劳性能 树脂含量 红外光谱
SMC的种类
BMC TMC
结构SMC
高强SMC LS-SMC SMC ITP-SMC 高弹SMC 低密度SMC 耐热SMC 耐燃SMC
TMC（Thick Molding Compound）, BMC（Bulk Molding Compound）, 厚片状模塑料， SMC一般厚度为 6.3mm ，TMC厚度可达50.8mm。减 块状模塑料，纤维含量较低，纤 按纤维形态与分布不同可分为SMC 维长度较短，填料含量较大，强 少聚乙烯薄膜的用量，降低成本，应 －R（纤维不规则分布）、SMC－C 度比SMC 低，适用于制造小型制 用更广泛 是美国 PPG公司最先发展的高强模 （连续纤维单向分布）、SMC－D 品 塑料。 （不连续纤维定向分布）以及SMC － C/R是一种少加或不加填料，短切 、SMC－D/R。纤维含量在30 HMC ％～ 70％，树脂采用高反应性的间苯 纤维含量达 60％～80％，玻璃纤维 二甲酸聚酯树脂。 定向分布，树脂含量在35％以下的 低收缩 SMC（Low Shrinkage SMC）， 片状模塑料，具有极好的流动性和 采用低收缩树脂或加入热塑性低收缩 成型表面，其制品强度是普通SMC 添加剂制造，成品收缩可趋于零，适 制品的3倍。 于制造尺寸精度高和表面光洁度高的 渗透增稠片状模塑料 XMC是一种含有70％～80％定向连 制品 （ Interpeneterating Thicking Process 续玻璃纤维，20％～30％聚酯树脂， SMC ）,制品具有高度刚性、耐冲击 加适量或不加填料的片状模塑料。 性、尺寸稳定性。 玻璃纤维以一定角度交叉布置，标 准粗纱角度为82°。其制品在一定 方向的强度是钢材的4倍，而质量是 钢材的1/2。
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。
【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.。
预浸料的制备方法
预浸料的制备方法
以下是 6 条关于预浸料的制备方法：
1. 哎呀呀，你知道预浸料的制备可以从选择优质的原材料开始吗？就好比做饭要挑好食材一样！先把纤维挑选好，这可太关键啦！想象一下，如果纤维质量不行，那后面能做出好的预浸料吗？肯定不行呀！然后再精心调配树脂，让它们完美融合，这可不是随随便便就能搞定的哦！
2. 嘿，预浸料的制备中浸渍这一步可重要啦！就像给物品涂上一层神奇的外衣！把纤维慢慢地放入树脂中，让树脂好好地包裹住纤维，这可得有耐心呢！这就如同给宝贝穿上最合适的衣服，要细致入微才行呀，不然怎么能有好的效果呢？
3. 哇塞，你想想，预浸料的烘干环节不就像是给它来一场舒适的日光浴吗？把浸渍好的预浸料送去烘干，让多余的水分跑掉，留下精华！这可不能马虎呀，就像我们洗完头发要吹干一样，得恰到好处才行，不然预浸料怎么能达到最佳状态呢？
4. 要我说呀，预浸料的切割就得像切蛋糕一样小心翼翼！根据需要把预浸料切成合适的形状和大小，可不能乱切一通哦！这就仿佛是在雕琢一件艺术品，每一刀都得精准到位，这样才能满足我们的需求嘛！
5. 哎呀，预浸料的包装也很有讲究呢！不能随随便便就包起来啦！就像给珍贵的礼物包装一样，要保护好预浸料呀，不能让它受到一点损伤呢！这可关系到它后面的使用效果呢，能不重视吗？
6. 预浸料的制备最后还得检测呀！好比给它做一次全面的体检！看看各项指标是不是都合格了，是不是达到了标准，这可不能含糊呀！只有通过了检测的预浸料，才是真正让人放心的好预浸料呀！
我的观点结论：预浸料的制备方法真的很有学问，每一个步骤都需要认真对待，这样才能做出高质量的预浸料！。
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。
预浸料简介
如：孔隙对于动态的力学性能来说就是一个应力集中点，在反复载荷下 会成为一个疲劳源，对于静态力学性能来说，孔隙会造成材料内部疏松 并使力学性能下降。
孔隙对复合材料剪切性能的影响
研究表明，每含1%的孔隙率，复合材料的层间剪切性能下降5%至15%不 等，知道孔隙率达到4%时，这种规律基本保持不变。通过实验得出复合 材料孔隙率与层间剪切性能的关系，当孔隙率小于0.75%时，剪切强度都 在76MPa左右，孔隙率对剪切强度的影响不大，当孔隙率大于1.5%时， 剪切强度迅速下降，只有60%的保持率。当孔隙率较低时（尤其低于4% 时），剪切强度随孔隙率增大而下降的比较快，当孔隙率大于5%以后强 度损失已经过大，并随孔隙率的增大下降的比较缓慢或稳定。 孔隙率0%增大到1%时，强度下降约9%，当孔隙率增大到4%时，强度已经 下降32%。孔隙率在0%-4%，没增1%剪切强度平均下降约8%，基本成线性 关系。
预浸料简介
预浸料定义：
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。
预浸料的制备方法
预浸科的制备方法有干法和湿法2种。干法为生产过程中不 含溶剂，湿法为生产过程中含有溶剂（丙酮）。比较由干法 预浸料和湿法预浸料制成的复合材料，一般前者外观更好， 材料内树脂含量的控制精度更高一 。就目前航空用先进复合 材料而言，常表现出热熔法复合材料的湿热稳定性优于溶液 法复合材料：同在沸水中煮48h，前者的力学性能(如弯曲模 量与强度、层问剪切强度等)保持率，特别是高温力学性能保 持率，明显高于后者的。
湿法生产预浸料
优点：设备简单、操作方便、通用性大等特点；价格低廉。
缺点：树脂基体与增强纤维比例难以精确控制，树脂基体材料的均匀分 布于预浸料上也较难精确控制，挥发分的含量控制也较困难；预浸料当 中残留的溶剂在制作成复合材料时会形成孔隙，对复合材料的强度造成 影响；溶剂的挥发会对空气造成严重污染。 现状：国外除在实验室里还保留湿法制造预浸料设备外，工业界已钢钒 采用干法制造预浸料。
(整理)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预浸料模压成型工艺基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。
在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。
1．压制前的准备(1)装料量的计算在模压成型工艺中，对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足造成废品，或者物料损失过多而浪费材料。
常用的估算方法有①形状、尺寸简单估算法，将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状，进行装料量的估算：②密度比较法，对比模压制品及相应制品的密度，已知相应制品的重量，即可估算出模压制品的装料量：③注型比较法，在模压制品模具中，用树脂、石蜡等注型材料注成产品，再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。
(2)脱模剂的涂刷在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂，常用的有油酸、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。
所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下，用量尽量少些，涂刷要均匀。
一般情况下，酚醛型模压料多用有机油、油酸、硬脂酸等脱模剂，环氧或环氧酚醛型模压料多用硅脂和有机硅油脱模剂，聚酯型模压料多用硬脂酸锌、硅脂等脱模剂。
(3)预压将松散的粉状或纤维状的模压料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体。
采用预压作业可提高生产效率、改善劳动条件，有利于产品质量的提高。
(4)预热在压制前将模压料加热，去除水分和其它挥发份，可以提高固化速率，缩短压制周期；增进制品固化的均匀性，提高制品的物理机械性能，提高模压料的流动性。
(5)表压值的计算在模压工艺中，首先要根据制品所要求的成型压力，计算出压机的表压值。
成型压力是指制品水平投影面上单位面积所承受的压力。
它和表压值之间存在的函数关系：复合材料的预浸料模压成型工艺在模压成型工艺中，成型压力的大小决定于模压料的品种和制品结构的复杂程度，成型压力是选择压机吨位的依据。
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。
预浸料胶层
预浸料胶层
预浸料胶层（Prepreg）是一种在制造复合材料中常用的材料形式。
它是由纤维增强材料（如碳纤维、玻璃纤维等）与树脂基质（如环氧树脂、聚酰亚胺等）预先组合而成的。
预浸料胶层的制备通常包括以下步骤：
1. 纤维预处理：纤维增强材料通常需要经过预处理，包括去除杂质、表面处理和涂覆。
这些步骤旨在改善纤维与树脂基质的粘结性能。
2. 树脂浸润：将预处理后的纤维放置在树脂浸润设备中，通过浸润液体树脂，使纤维充分浸润和覆盖。
3. 树脂固化：浸润后的纤维与树脂基质的混合物在一定的温度和时间条件下进行固化。
这可以通过热固化（如烘箱或自动化固化设备）或光固化（使用紫外线辐射）来实现。
4. 切割和包装：固化后的预浸料胶层会被切割成所需的尺寸和形状，并进行适当的包装，以便后续的复合材料制造过程使用。
预浸料胶层具有许多优点，包括材料的一致性、易于操纵、提供良好的纤维浸润和粘结性能等。
它常用于航空航天、汽车、体育用品等领域的复合材料制造中，以提供高性能和轻质化的材料解决方案。
预浸料技术
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预浸料是一种树脂基复合材料的中间产品，其中包含有基体树脂（环氧、酚醛、双马来双马来酰亚胺等）和增强体纤维（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等）。
什么是碳纤维预浸料？碳纤维预浸料是由增强材料（碳纤维纱、环氧树脂、离型纸），经过涂膜、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料，又名碳纤维预浸布。
预浸料是用来做什么的呢？做碳纤维制品时，需要用预浸料作为中间材料，碳纤维制品能否拥有优异的力学特性，关键看预浸料能否起到承上启下的作用。
碳纤维UD预浸料产品包括纸管、离型纸或PE膜、树脂和纤维复合体、离型纸，如图下：◆◆◆优势众所周知，碳纤维具有强度高、密度小，其强度能达到钢材的6到12倍，密度却不到钢的1/4，碳纤维兼具纺织纤维的柔软性和可塑性，能根据模具的形状做出各种产品，并且它不是金属材料，耐腐蚀性，使用寿命长。
预浸料优势：①力学性能好；②产品缺陷少；③精确控制纤维体积含量；④性能和加工特性一致性好；⑤最佳的性能/重量比。
分类（1）单向预浸料（UD）：（2）织物预浸料：①平纹：铺覆性能差；纤维弯曲率高。
②缎纹：铺覆性能好；纤维弯曲率低。
③斜纹：铺覆性能中等；纤维弯曲率中等。
④无弯曲织物（多轴布）：铺覆性能中等；纤维无弯曲。
碳纤维预浸料制备工艺：溶剂型工艺：只适用于制备织物预浸料两步法热熔型预浸料工艺路线a. 树脂膜制备b.含浸一步法热熔型预浸料制备工艺热熔法工艺是生产碳纤维预浸料的主流工艺，对于一步法和二步法生产工艺而言，其比较如下：国内90%流行两步法。
预浸料复合材料的制作工艺流程
预浸料复合材料的制作工艺流程Making prepreg composite materials is a multi-step process that requires precision and attention to detail. Prepregs are materials that have been pre-impregnated with a resin system, such as epoxy, and are stored in a frozen or refrigerated state to prevent premature curing. The preparation process is critical to ensure the final composite material has the desired properties and performance.制作预浸料复合材料是一个多步骤的过程，需要精确和细致地操作。
预浸料是已经预先用树脂系统（如环氧树脂）浸渍过的材料，并存储在冷冻或冷藏状态下，以防止过早固化。
准备过程至关重要，以确保最终复合材料具有所需的性能和表现。
The first step in making prepregs is to select the appropriate reinforcement material, such as carbon fiber, fiberglass, or aramid fibers. These materials provide the strength and stiffness properties to the final composite and are chosen based on the required performance characteristics. The fibers are typically arranged in a specific orientation to optimize the mechanical properties of the composite material.制作预浸料的第一步是选择适当的增强材料，如碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。
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不同规格、品种，不同性能的预浸料已商品化，可以适应国防工业和国民经济各个 部门的应用。
北航材研究院预浸料已被在研先进直升机选用，具有年产100万平方米的生产能力， 窄带预浸机年生产能力90万米。
美国亚利桑那州 ICI合成纤维复合材料公司，生产的977-3型韧化改性预浸渍材料， 被洛克希德公司用来制造F-22战斗机的机体。该项计划包括制造和安装11架F-22飞行试 验机，2架地面试验F-22机体，并对F-22机身中35％的复合材料进行性能测试研究工作。 977-3 改性预浸渍材料，是在宇航结构材料977 型树脂的的基础上，研制成功的一种新 配方。它是一种热固性和热塑性混用复合材料，具有良好的韧性、抗溶剂性，以及高性 能飞机必须具备的湿/性能等。这种新型预浸渍材料，在固化时能把工程热塑材料的刚 性和高温热固材料的特性，有机地融合在一起。ICI公司认为，由于研制成功这种新材 料，因此能与洛克希德公司合作完成为期 5年的项目计划
2.1.3 预浸料物理性能（表2－2） 2.1.4.1 3218Z/EW220复合材料的物理性能（表2－3）
2.1.4.2 层合板燃烧性能
层合板燃烧性能应符合表2—4的规定。 2.2 力学性能
3218Z/玻璃纤维织物层合板的力学性能见表2－5
2.3 工艺性能（表2－6）
2.4 使用性能 3218Z/EW220复合材料已用于某型号机夹层复合材料地板
具有较长的适用期（室温>1个月，－18℃> 6个月）； 可准确控制增强材料的含量和排列方向； 成型时应有适当的粘性和铺设性； 挥发分含量尽可能小（一般<2%，主承力构件预浸料<0.8%）
3.3 预浸料的原材料
碳纤维
纤维
玻璃纤维 芳纶纤维
热固性
增强材料
硼纤维 碳纤维织物
基体
织物
预浸料用增强体
（2）热熔法（直接热熔法和胶膜压延法） 直接热熔法
（2）热熔法 胶膜压延法
脱模纸
涂胶辊
聚乙烯薄膜
冷却辊
收含量低，可连续化生产。 缺点；不适合浸渍厚纤维或织物，高粘度树脂难于浸渍。
3.6 预浸设备
北京航空材料研究院自行研制48英寸热熔预浸机
3.6 预浸设备
1.1 牌号及名称 3218Z/EW-220 中温固化环氧树脂/无碱玻璃纤维织物预浸料 3218Z/EW-100 中温固化环氧树脂/无碱玻璃纤维织物预浸料 3218Z/SW-280 中温固化环氧树脂/高强玻璃纤维织物预浸料 3218Z/SW-220 中温固化环氧树脂/高强玻璃纤维织物预浸料 3218Z/SW-110A 中温固化环氧树脂/高强玻璃纤维织物预浸料
滚筒排布机排纱 （或手工涂刷）
预浸料
常温晾置 或加热烘干
基本性能测试
稀释剂 准备
固化剂 准备
N
Y
复合材料构件
达到要求？
贮存
碳纤维无纬布 玻璃纤维无纬布
实例2：商用预浸料
—3218Z中温固化阻燃型环氧树脂玻璃织物预浸料
1．概述
3218Z是中温固化阻燃型环氧树脂。它可与各种玻璃纤维织物 复合制成预浸料，该预浸料可用热压罐法、真空袋法、模压法成 型复合材料。复合材料具有优良的力学性能、阻燃性能、耐环境 性能，可在80℃下长期工作。
和壁板蒙皮。 2.5使用工艺
预浸料制备采用溶液法。 复合材料成型采用热压罐法，固 化工艺见图2－1。
3218Z/EW-220热压罐成型工艺也可以用真空袋压法或模压 法成型。
3 其它 3.1 包装
每卷预浸料应用聚乙烯薄膜包覆并密封，预浸料外包装 应为硬质包装箱，并用软固定隔开，防止碰撞。 3.2 运输
3.5 预浸料制备技术
热固性树脂基体预浸料制备技术 溶液浸渍法 热熔法
热塑性树脂基体预浸料制备技术 溶液浸渍法 热压法——热压机＋树脂粉末＋增强材料 热熔法 粉末浸渍法－悬浮液浸渍、流态化床浸渍、静电吸附
（1）溶液浸渍法
优点：纤维易被树脂浸透，便于制造薄厚两型预浸料，设 备造价较低。 缺点；需要去除并回收溶剂，树脂体积含量不易控制。
1.2 基本组成
3218Z环氧树脂
无碱玻璃纤维织物
高强玻璃纤维织物。 1.3 材料标准
Q/6S 1842 －2002《3218Z阻燃型环氧树脂溶液》； Q/6S1841 －2002 《玻璃纤维织物/3218Z阻燃型预浸料》 1.4 使用工艺说明书
见Q/6S1841 －2002 《玻璃纤维织物/3218Z阻燃型预浸料》 1.5 供应状态
玻璃纤维织物 芳纶纤维织物 混杂纤维织物
热塑性
预浸料用基体
环氧 酚醛 氰酸酯 双马来酰亚胺 聚酰亚胺 聚砜 聚醚砜 聚苯硫醚 聚醚酰亚胺 聚醚醚酮 聚酰亚胺
单向预浸带
窄预浸带
碳纤维织物预浸料 玻璃纤维织物预浸料
3.4 国内外预浸料制备技术情况
目前预浸料制造已成为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，以保证产品的稳定性。
复合材料 成型与加工技术
曾竟成 教授 杜 刚 讲师
第3章 复合材料预浸料制备技术 3.1 预浸料定义
又称模塑料，是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续、短切纤维或 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。是 进行铺层设计的基础，也是直接用来制造各种复合材料构件的原料。
3.2 商用预浸料性能要求
北京航空材料研究院窄带预浸机
实例1：无纬布预浸料（单向预浸料）制备技术 滚筒法（溶液浸渍法）制备
1.树脂配方（重量比）
环氧树脂 100
固化剂 二乙烯三胺：8 聚酰胺树脂：50 BF3•MEA：3
稀释剂 120－140 100 120－140
2.工艺流程
无纬布原材料准备
增强 材料
树脂 基体
辅助 材料
成卷供应，宽度900mm，长度50～100m。 1.6 应用概况
已用于某型号机复合材料夹层结构地板和壁板的生产。
1.7 研制及生产单位 北京航空材料研究院研制生产。
2 性能 2.1物理及化学性能 2.1.1 3218Z树脂的性能 （表2－1）
2.1.2预浸料外观 表面平整，颜色均匀一致；树脂分布均匀；无明显富树脂区 和贫树脂区，无皱褶，撕裂或其它永久变形。