纤维增强热塑性树脂预浸料的制备工艺及研究进展

热塑性复合材料因冲击韧性高、环境适应性强、可回收利用等优点,被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防军工等领域。但因热塑性树脂加热熔融后较高的黏度使其很难与纤维充分浸渍。预浸料作为制造复合材料的中间材料,现阶段制备工艺已相对成熟,预浸料中纤维已被树脂浸润,因此通过预浸料制备的复合材料孔隙率较低。本文介绍了现阶段常用的热塑性预浸料制备方法及各自的优缺点,包括溶液浸渍法、熔融浸渍法、粉末浸渍法、薄膜叠层法、纤维混杂法以及反应链增长浸渍法。阐述了热塑性树脂熔体浸润纤维的浸渍机理,对浸渍机理的部分研究成果进行了概括。概述了浸渍温度、浸渍压力和牵引速率对预浸带性能的影响。最后指出了国内预浸料生产中存在的主要问题,未来可采用多学科结合、纤维树脂改性、对浸渍过程进行计算机模拟等方法促进热塑性预浸带的产业化发展。     

热熔预浸工艺及热熔热固性树脂的研究进展

热熔预浸工艺是近年来制备预浸料的一种新型成型工艺。热熔预浸工艺具有环保、低成本等优势,使其有望成为未来高性能复合材料成型的主要工艺。先进树脂基复合材料使用的热固性基体树脂由于存在脆性大、树脂和纤维浸润性较差等不足,很大程度上限制了热固性树脂在热熔预浸工艺中的应用。因此,研制适用于热熔预浸工艺的热固性树脂,是高性能树脂基复合材料的热点之一。综述了近年来环氧树脂、氰酸树脂、苯并噁嗪、双马来酰亚胺、酚醛树脂等几种主要的热熔预浸工艺用热固性树脂的研究概况。     

用近红外光谱技术检测酚醛树脂基高硅氧预浸料质量指标

通过对酚醛树脂基高硅氧预浸料的近红外光谱进行分析,采用化学计量学方法建立了预浸料树脂含量、挥发份含量和预固化度的定量分析模型,研究了光谱预处理方式及光谱区域的选择对定量分析精度的影响。结果表明,用所建立的模型对未知样品预测,树脂含量、挥发份含量和预固化度平均绝对误差分别为0.46%,0.24%和0.42%,可以满足质量检测要求,对生产过程的质量控制具有指导意义。     

YPH-23环氧树脂/预浸料的等温固化动力学研究

针对预浸料碳纤维树脂基复合材料成型的特点,采用差示扫描量热法(DSC)研究了碳纤维/YPH-23环氧树脂预浸料的DSC曲线,并与纯树脂的DSC曲线进行对比分析。研究结果表明:预浸料的DSC曲线与纯树脂存在差异;预浸料在130~160℃范围内的固化反应符合自催化固化反应模型,固化反应活化能为45.560kJ/mol;预浸料的动力学研究结果更能反映实际复合材料制造成型过程中的特征,可为实际复合材料的成型工艺优化提供参考。     

自黏附型酚醛树脂流变特性及其预浸料与Nomex蜂窝芯共固化黏接性能

采用流变仪研究了固化反应温度、时间以及增韧剂和增稠剂加入量对酚醛树脂流变特性的影响,并测试了玻璃纤维增强酚醛预浸料与Nomex蜂窝芯共固化成型后玻璃纤维/酚醛-Nomex蜂窝夹层结构复合材料的板-芯黏接性能。结果表明:改性后酚醛树脂在高温时的黏度提高较多,流动性得到了有效改善,所得预浸料与Nomex蜂窝芯的界面黏接明显增强,并且当增韧剂和增稠剂的加入量与纯酚醛树脂的质量比分别为5%和3%时,所制备出的夹层板的滚筒剥离强度达到15 N·mm/mm以上,改性后酚醛树脂及其预浸料具有了一定程度的自黏附特性。此外,在共固化工艺中采用合适的升温制度,可以进一步提高玻璃纤维/酚醛-Nomex蜂窝夹层结构复合材料的板-芯黏接强度。      

高压静电场对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料预浸料浸渍和断裂的影响

采用熔融浸渍工艺生产连续纤维增强热塑性树脂基复合材料,纤维预分散至关重要。结合现有机械分散装置,根据纤维束在高压静电场受静电场力的原理,设计并引入高压静电场分丝装置,对纤维束进行二次分散。结果显示,经过高压静电场分丝,促进了纤维束分散和纤维单丝之间的均匀性,改善了连续玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料预浸料纤维和聚合物表面结合,降低了纤维分丝过程中的磨损和断裂,使通过此法制得的GF/PP复合材料预浸料的力学性能得到显著提升。实验表明,当静电场上下极板之间距离为20 cm、高压静电场电压30 kV时,GF/PP复合材料预浸料力学性能最优。     

荷兰开始生产碳纤维预浸渍料

荷兰坦卡特公司(Works of Ten CateB.V.)已经在 Nijverdal 开始生产碳纤维预浸渍料。年产量开始约20吨,可能很快会超过这个数字。该公司以编织玻璃纤维织物和擅长于精加工著称。该公司早在1974年就开始生产预浸渍碳纤维织物和单向碳纤维带。这种预浸     

PEEK基体热塑性树脂基复合材料的研究

介绍了热塑性树脂基复合材料用ＰＥＥＫ树脂的性能，静电粉末法制备热塑性树脂预浸料的设备和工艺，用该工艺制备的预浸料规格和性能以及ＡＳ４Ｃ单向织物／ＰＥＥＫ复合材料的力学性能，韧性，耐环境性能，同时还介绍了将这种材料用于宇航工业而进行的基础研究工作。     

石墨烯改性碳纤维树脂基复合材料的制备和性能评价EI北大核心CSCD

以石墨烯预浸料作为功能层,铺贴在碳纤维预成型体表面,通过热压罐共固化成型的方法,制备石墨烯改性碳纤维树脂基复合材料。利用超声扫描、金相电镜、四探针、矢量网络分析仪和万能材料试验机等测试手段研究石墨烯预浸料对复合材料内部质量、电磁屏蔽性能和力学性能的影响。实验结果表明:石墨烯预浸料的加入,并不会影响到复合材料的内部质量,并且石墨烯功能层和碳纤维结构层之间具有良好的界面相容性。在此基础上,石墨烯预浸料作为功能层,利用其优异的导电性能,可以使得复合材料的电磁屏蔽性能显著提高。当加入G105/3234石墨烯预浸料时,复合材料的电磁屏蔽效能由27.7 dB提高到64.7 dB。与此同时,改性后的碳纤维树脂基复合材料仍然可以保持良好的力学性能。     

玻璃纤维增强热塑性复合材料在航空领域的应用进展

玻璃纤维增强高性能热塑性复合材料具有抗冲击损伤、高韧性、耐电化学腐蚀、低成本等优点,近年来在民航客机、军用运输机等航空领域得到了应用和发展。文中首先概述了目前国外玻璃纤维增强高性能热塑性复合材料在航空领域的应用实例,并分析了国内从原料到复合材料制造技术之间存在的差距。对比了国内制备的HS6高强玻璃纤维增强聚芳醚酮热塑性预浸料同国外同类型S2/PEEK预浸料的表观质量和力学性能。通过对比发现,国产预浸料的浸渍质量和力学性能跟国外仍有一定的差距,需对预浸料的制备工艺做进一步探索改善。     

48″溶液法织物预浸机工艺稳定性研究

着重比较了不同批次预浸料的性能，进而评价了４８″溶液法织物预浸工艺稳定性。为批量生产质量合格的预浸料提供了依据。     

自动铺丝过程中预浸料的侧向弯曲

根据自动铺丝过程中预浸料的受力特点,建立预浸料的侧向弯曲变形模型。利用最小势能原理、瑞利-利兹法以及相关的复合材料力学理论,推导出预浸料侧向屈曲半径公式。研究自动铺丝温度、压力、速度、黏附力等主要工艺参数对侧向弯曲性能的影响,并用自动铺丝机铺放不同半径的预浸料圆弧进行验证。结果表明:随着温度增大、压力和速度减小,预浸料的侧向弯曲性能提高;增加预浸料黏附力可显著提高其侧向弯曲性能,符合理论分析结果。     

热固性预浸料凝胶特性的固体扭转测试方法

采用固体扭转法研究了一种玻璃纤维织物/环氧预浸料和2种碳纤维织物/环氧预浸料的流变特性,为测定凝胶点和研究凝胶化过程提供了一种可行的表征方法。在此基础上考察了试样尺寸和纤维织物结构对预浸料凝胶特性的影响。结果表明：试样宽度对测试结果基本没有影响,而试样厚度增加会引起预浸料动态模量的降低,凝胶点不易判定;纤维织物结构对预浸料凝胶点有很大影响,说明预浸料流变特性反映的是树脂流变特性与纤维网络可变形性综合作用的结果。     

一种结构用“Карбопласт УВТ-4”复合材料

“-4”是前苏联研制的一种以薄碳带和环氧基体为基的复合材料,可用于制造在150℃以下工作的中等承力零件。此种材料按预浸料工艺进行加工制造。-411预浸料在生产场地(温度15～25℃)存放的生存能力为12个月。 预浸料可调的粘性可保证复杂结构大型零件铺层的     

热熔法制备大丝束炭纤维预浸料工艺研究

简要介绍了热熔法制备大丝束炭纤维(60K)预浸料的工艺过程,并着重对影响预浸料质量的几个主要因素进行了讨论,结果表明,严格控制预浸温度、纤维张力、预浸压力和运行速度等因素是保证大丝束炭纤维充分展开和浸润的技术关键.     

碳纤维/尼龙6预浸料的制备及盒体的热冲压成型工艺

首先利用自主设计的熔融浸渍机头制备了60 mm幅宽的连续碳纤维增强尼龙6（CF/PA6）热塑单向带,并利用快速热冲压成型技术制备了CF/PA6复合材料矩形盒体。结果显示,在CF/PA6预浸料制备过程中,纤维展纱包覆角与纤维展宽呈线性关系;预紧力增加展纱宽度的同时,牵引力会呈指数急剧上升,因此应避免大的预紧力;CF/PA6预浸料的浸渍质量随牵引速度的增加而降低;预热有利于改善高浸渍速度下的浸渍质量。在热冲压成型过程中,CF/PA6复合材料的最佳预热温度为260~280℃,模具温度为130~160℃,并应经过预压实。      

预浸料的制备工艺及应用

本文介绍了国内外热固性预浸料和热塑性预浸料的制备工艺和预浸料典型厂家、产品及应用。     

风电叶片用国产碳纤维预浸料的制备及性能研究

本文制备了一种低压成型环氧树脂LTC80体系,对LTC80树脂的耐热性能、粘温特性等进行了研究;和国产碳纤维ZT6F复合制备风电叶片专用预浸料ZT6F/LTC80,对预浸料的物理性能、ZT6F/LTC80复合材料性能进行了研究。结果表明:LTC80树脂具有良好的工艺性能,适用于热熔法制备预浸料;ZT6F/LTC80预浸料适用于低压成型,ZT6F/LTC80复合材料性能优良,国产碳纤维预浸料满足风电叶片的使用要求并成功应用。     

悬浮法制备PPS／CF复合材料

采用ＰＳＳ粉粒，二苯醚，酮制成一家配比的乳浮液，与连续碳纤维浸渍，以点加热方式去除溶剂，熔融ＰＰＳ粉粒，获得ＰＰＳ／ＣＦ预浸带，并压制成单向复合材料。通过电镜、短梁剪试验和断裂韧性测试，对预浸料和复合材料进行了质量评定。     

多功能微机(手动)调控预浸胶机的研制

一.前言 预浸料是制造纤维增强复合材料用的一种预制铺层材料,也是用作复合材料设计和制造的中间材料。目前,在预浸料这一领域里的新发展,就象采用新纤维一样具有重大意义。 单向纤维预浸料所用增强材料常为玻璃纤维、碳纤维和有机纤维,所用树脂一般为热固性树脂和热塑性树脂。 预浸料的制造方法有:溶液胶预浸,熔融树脂预浸、熔融树脂涂膜后传递预浸、胶膜热融后传递预浸、胶膜热融后传递预浸、热塑性树脂制成膜热融传递预浸、热塑性树脂纤维与增强纤维混合排列热融预浸(即双纤维预浸)、热塑性树脂直接熔融预浸等。 制造预浸料用设备如按功能分有单功能预浸机、多功能预浸机;按结构分有滚筒式定长预浸机、连续卷盘