复合材料制备技术讲义3－预浸料.ppt

* 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 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 增强材料 纤维 织物 碳纤维 玻璃纤维 芳纶纤维 硼纤维 碳纤维织物 玻璃纤维织物 芳纶纤维织物 混杂纤维织物 预浸料用增强体 基 体 热固性 热塑性 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 环氧 聚醚醚酮 聚酰亚胺 预浸料用基体 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。 预浸料品种多样，能够满足不同成型方法对各类预浸料的要求。 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 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。 （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 涂胶辊 脱模纸 冷却辊 聚乙烯薄膜 收卷 树脂加热系统 泵 优点：没有溶剂，预浸料挥发分含量低，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 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 固化剂 稀释剂 100 二乙烯三胺：8 120－140 聚酰胺树脂：50 100 BF3?MEA：3 120－140 2.工艺流程 增强 材料 树脂 基体 辅助 材料 固化剂准备 稀释剂准备 滚筒排布机排纱 （或手工涂刷） 常温晾置 或加热烘干 预浸料 基本性能测试 复合材料构件 贮存 达到要求？ 无纬布原材料准备 N Y 玻璃纤维无纬布 碳纤维无纬布 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。 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