预浸料——高性能复合材料用原材料.pdfVIP

玻璃钢 2003年第2期 预浸料—一高性能复合材料用原材料 丕 扬译 王者友校 上海玻璃钢研究所 摘 要 ． 对性能、材料鉴定和产品一致性有极高要求的行业，如航空航天、国防、船舶、海上油井、 公交交通工具和可再生能源诸部门，预浸料已得到公认。GeorgeMash对预浸料的材料和制作 方法做出了评论。 木工不想亲 自由纤维 纤维素 和树脂 木质素 组织原材料来作为产品制造过程的 一 部分。而事实上复合材料制造商 他们中许多都使用增强塑料连续生产模塑件 却希望 如此。难怪，对高性能复合材料来说，获得要求的稳定的高质量是一个难题。有待控制的 大量变数，如树脂的选择和含量，纤维增强材料的铺放和含量，催化剂和促进剂类添加剂， 浸润和避免空气裹人的程度，真空、温度和压力对固化的程度影响、放热和正确填充模具 闭模工艺时 等是很难同时满足的。 这就是为什么材料供应商要开发一种更有生命力的 。原‘‘材料”的原因。“预浸料”织物 成卷筒状并可直接铺进模具内，不需要进一步浸润，而且避免了操作工人与液态树脂的接触。 在该系统中，纤维用预催化树脂预浸渍使其处于稳定的等待期或称 “B”阶段，因此，只需 在产品模塑阶段将材料提高到引发温度而进行固化即可。随着预浸料的变迁，材料供应商担 负的重任是保证：高的纤维体积含量、最佳树脂，纤维组合、低空隙 通常小于 2％ 以及高 重复性地达到这些要求。预浸料在对性能、材料评定和产品一致性要求极高的行业中的应用 已得到认可，如航空航天、国防、船舶、海上油井、公共交通工具和可再生能源诸部门。 为了防止在室温下缓慢发生的交联聚合反应，大多数材料必须保存在一18C左右的冷藏 库内，所以预浸料的储存便成了一个问题。冷藏的预浸料好几年仍可使用。供应商对其产 品确定的 “外放置寿命”是该材料能在冰柜外保持仍可用的累加时间。超过其最大外放置 寿命的材料不可使用，并应该废弃。 对各种应用都有相应的预浸料。树脂可以是聚酯 邻苯或间苯二甲酸酯 、乙烯基或氰 酸酯、环氧、酚醛、双马来酰亚胺和聚酰亚胺诸热固性树脂；或热塑性树脂如聚酰亚胺醚 PEI、聚醚砜PES、聚醚酮PEK和聚醚醚酮PEEK，而增强材料可以是聚乙烯、玻璃纤维 E、 s、R等 、芳纶 Kevlar、Twaron 、碳纤维 沥青、聚丙烯腈，即PAN或纤维素 、硼和 陶瓷等纤维以单向带、纤维束或带的形式或作为一多向的 双轴的、三轴的 、编织的、针 织的或交织的二维或三维织物。织物可根据所期望的样式 指定的形状 、粘着性以及重量 和机械性能来选择。选择树脂是按照其韧性、玻璃化温度 其耐热性的度量 和固化时的 27． 其它性能如其预固化粘度、聚合所需的温度和放热量 由固化化学反应产生的热 。预浸料 生产商可使用比其相竞争的工艺 例如树脂灌注工艺 所用树脂更粘稠具有增粘功能的树 脂，这样就减少了为了增加流动性而损失机械性能的问题。用这种方法生产预浸料可获得 。 ● + 高的纤维体积含量，并可从最终产品的机械性能上得到反映。 ． 1 制 造 预浸料可这样制作：用溶剂稀释树脂；使稀释的树脂浸透所指定的纤维；然后蒸发掉 浸渍纤维上的溶剂并使之干燥。这种典型的第一代预浸料溶剂浸渍的生产方法包括：干纤 维通过张力辊到一浸胶槽，然后经过诸辊筒压紧此胶液成等厚度，并从那里进入一溶剂槽 典型的用于环氧树脂的溶剂是丙酮或二氯甲烷 。从溶剂槽出来后把材料拉过一干燥塔 基 本上是一垂直炉 ，迅速蒸发掉溶剂并使树脂固化到 “B”阶段。一定要注意保证不留溶剂， 因为溶剂的残留物会使最终制成品固化时产生空隙。此浸渍材料铺上一涂有脱模