热熔预浸料预浸工艺研究

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1、万方数据2014年第5期玻璃钢／复合材料59热熔预浸料预浸工艺研究韩成智，张艺萌，凌辉，程雷(航天材料及工艺研究所，北京100076)摘要：采用幅宽300mm热熔预浸机，对碳纤维／环氧树脂热熔预浸料制作过程中预浸温度、平压辊间隙、预浸速度等影响预浸料质量的主要工艺参数进行研究。对含浸过程中出现的问题进行了分析，得到适合该设备型号制作碳纤彬环氧树脂热熔预浸料的工艺参数优化值：预浸温度控制为100～1050C，预浸速度控制为4—5m／min，间隙为380—400斗m之间，冷却板温度控制在16℃左右，收卷张力控制为300N／m。关键词：热熔预浸料；预浸

2、温度；预浸速度；平压辊间中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1003—0999(2014)05—0059—05l前言预浸料的制造方法主要有湿法、干法和粉末法等，干法又称胶膜法、热熔法。将预浸料的制备过程分成两部分，首先要制造一定宽度的均匀、平整的树脂胶膜，然后用所制胶膜在一定温度、压力下与一定数量的纤维进行复合预浸，最终制备出符合要求的预浸料。热熔预浸料制作不含溶剂，有利于制成低空隙含量的高性能复合材料。1J。在预浸料这一领域里的新发展，就像采用新纤维一样，具有重大意义旧-。近年来，复合材料在军工和民用领域有大量使用，因此客观上需要有批

3、量化、大规模生产热熔预浸料的能力。由此在批产过程中对预浸料质量的要求就凸现出来了，而预浸料制备工艺参数的控制对预浸料质量的影响具有关键性作用，因此对预浸料制备工艺参数控制的研究有着重要的意义旧1。2试验部分2．1试验原材料试验所选用的树脂为自制耐高温环氧树脂，其性能指标如表1所示。表1环氧树脂体系性能指标Table1Thepropertiesepoxyresin项目指标粘度(70±2℃)凝胶时间(180±2℃)软化点30—70Pa·s15±5min40±5℃试验所选用的碳纤维为日本东丽公司制1700-12k碳纤维。2．2试验设备和仪器试验选用幅宽

4、300mm干法预浸机，山东威海宏程机电有限公司制造；千分尺：测量范围为0—25mm，分度值为0．01mm；电子秤：Max4009，Minl009。2．3测试或表征预浸料纤维面密度测试按照如下公式：Aw=(Gl—G2)／(L1×L2)(1)式中，Aw为纤维面密度；G1为100×100mm预浸料质量；62为溶剂清洗后预浸料质量；L1为无纬布的宽度；L2为无纬布的长度。预浸料树脂含量按照JC／T780-2004标准进行测试。3结果与讨论3．1预浸温度对预浸料质量的影响预浸料排制规格的目标值为：纤维面密度1659／m2，树脂含量34％，预浸料厚度约在0．

5、16—0．17mm之间，在其他参数不变的情况下，预浸温度变化时，预浸料的性能见表2。收稿日期：2014旬1旬8基金项目：国防基础科研项目(A0320131001)作者简介：韩成智(1976，)，男，硕士，工程师，主要从事树脂基复合材料方面的研究。FRP／CM2014．No．5万方数据热熔预浸料预浸工艺研究2014年5月袁2预浸温度对预浸料性能的影响Table2InfluenceofPreimpregatingtemperatureonpropertiesofprepeg在其他参数不变的情况下，预浸温度控制在100～105cC为宜，温度经过离型纸实

6、际传到预浸料约为90～95'E，树脂此时的粘度约为6000～8000cp／s，流动性较好，浸透率在90％以上。此时，预浸料表面平整，树脂、纤维分布均匀，预浸料边缘处平整，出胶量正常，如图1、图2所示。图1合格的预浸料边缘状态Fig．1Edges’sstatusofeligibleprepreg图2合格的预浸料表面状态Fig．2ExtemalstatusofeligiblepropregFRP／CM2014．No．5预浸温度低时树脂流动性差，不能很好地浸润纤维，预浸料厚度变大，当撕开预浸料时，纤维不能呈网状分布，纤维仍然为单向分布，并呈干丝状态，导

7、致预浸料表面有大量鼓泡产生，产品质量恶化，如图3、图4所示。图3预浸温度低时预浸料表面状态Fig．3Externalstatusofpropregwhenpreimpregatingtemperatureislow图4预浸温度高时预浸料边缘状态Fig．4Edges’Sstatusofpropregwhenpl’eimpregatingtemt)eratureishigh由于环氧树脂对温度具有敏感性，在复合时，如果预浸温度升高，则树脂的粘度、流动性增大，相应地在预浸时树脂带动纤维的游离就会变大，使纤维分布不均匀，容易造成预浸料中间薄两边厚的情况，并

8、且预浸料表面容易出现缝隙，在离型纸边缘有树脂大量溢出，从而造成预浸料表面贫胶，如图5、图6所示。同时，如果预浸温度偏高，则容易造成树脂的