一种半含浸预浸料制备方法及预浸料结构与流程

本发明涉及成型复合材料技术领域，尤其涉及一种半含浸预浸料制备方法及预浸料结构。

背景技术：

树脂基复合材料由于其性能好越来越广泛的被应用于航空航天、高铁、风电叶片等技术领域中，现有技术中的树脂基复合材料多采用充分浸润工艺，一般包括上层树脂层、中间纤维层以及下层树脂层；现有技术中，在将这种复合材料应用于厚重规格的产品时，往往采用层铺、灌注树脂胶、抽真空固化的工艺，然而这种复合材料在铺层时，层与层之间容易出现气体的裹露，在抽真空和固化的过程中，会导致气体残留在层间，进而导致了产品的内部质量缺陷；

相关技术中，为了解决上述问题，如图1中所示，采用了一种半含浸的制造方法，即只在纤维下层树脂浸润，使得上层纤维为干纱，通过这种方式就解决了层铺时层间内部气体残留的问题；然而上述方案在铺贴过程中，会出现干纱层的滑移、扭曲、分散等问题，导致铺贴稳定性不好；

为了解决铺贴稳定性不好的问题，相关技术中在上述干纱层上覆盖一层毛毡，用于干纱层的防护，然而该种方案又出现了新的问题，一方面在铺贴的过程中，新增加的毛毡层并不能彻底解决干纱移动的问题，另一方面在铺贴过程中，毛毡也会出现不平整，例如褶皱等现象。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种半含浸预浸料制备方法及预浸料结构，既保留半含浸预浸料固化时的透气连贯性，又提高铺放过程中产品稳定性，防止纱线的滑移、扭曲、分散现象。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种半含浸预浸料制备方法，包括以下步骤：

对第一胶膜进行低克重涂胶；

对第二胶膜进行高克重涂胶；

将涂胶后的第一胶膜和第二胶膜贴附在纤维层两侧面，并进行热压成型；

贴附导气层于热压后的第一胶膜上。

进一步地，在涂胶时，第一胶膜的涂胶厚度小于第二胶膜的厚度。

进一步地，在对第一胶膜进行涂胶时，控制第一胶膜上涂胶的厚度和位置参数。

进一步地，在对第一胶膜进行涂胶时，在第一胶膜上进行均匀涂胶，并且在浸润后第一胶膜与纤维层的层间均布有气孔。

进一步地，在所述第一胶膜上的涂胶图案为平面型、网格型、连续波浪线型或者连续折线形。

进一步地，涂胶后的所述第二胶膜对所述纤维层的底面进行充分浸润，涂胶后的所述第一胶膜对所述纤维层的顶面进行微浸润，并且所述纤维层中间部分为干纱层。

另一方面，本发明还提供了一种利用上述半含浸预浸料制备方法制备的预浸料结构，，包括：导气层、微浸润层、干纱层和底部浸润层；

所述导气层为透气材质，其铺贴于所述微浸润层上；

所述微浸润层包括第一胶膜、涂敷在第一胶膜底部的树脂胶以及含浸在树脂胶上的上层纤维；

所述干纱层为连续的纤维层；

所述底部浸润层包括第二胶膜，涂覆在第二胶膜上的树脂胶以及含浸在树脂胶上的下层纤维；

其中，所述底部浸润层的厚度大于所述微浸润层的厚度，且所述微浸润层为透气层。

进一步地，所述导气层为玻纤层。

进一步地，所述上层纤维、干纱层以及下层纤维为碳纤维材质。

进一步地，所述第一胶膜和/或第二胶膜为透气材质。

本发明的有益效果为：本发明通过对现有技术预浸料热压工艺的改良，在对第一胶膜和第二胶膜涂胶时对其参数进行了控制，使得纤维层在含浸过程中，形成了上部微浸润层、中部干纱层和底部浸润层的结构，而且微浸润层具有透气性；与现有技术相比，即保留了半含浸预浸料基层的透气连贯性，减少了厚重产品铺层抽真空固化过程中的气体残留，又保证了半含浸预浸料基材中干纱的稳固性，减少了铺放过程中干纱的扭曲、滑移、分散现象；同时由于干纱层的存在以及导气层的设置，保证了厚重产品层铺固化成型时树脂胶的充分浸润，提高了产品的固化质量，保证了产品的力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中相关技术中半含浸预浸料的横向剖视图；

图2为本发明实施例中半含浸预浸料制备方法的流程图；

图3为本发明实施例中半含浸预浸料制备方法的预浸料结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中第一胶膜上的一种涂胶图案结构示意图；

图5为本发明实施例中多层预浸料结构铺层固化后的产品结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明为了解决半含浸预浸料基层上干纱在厚重产品的铺层时出现的纱线分散、纱线扭曲、纱线滑移现象，改进了产品的制作工艺，使用微含浸的胶膜对上层干纱进行稳固，减少了铺层过程中干纱的移动现象；并且通过在微含浸层上铺贴导气层，提高了厚重产品固化时预浸料的浸润程度，也避免了相关技术中使用毛毡产生的不平稳现象，提高了产品层间的稳固性。

如图2所示的半含浸预浸料制备方法，包括以下步骤：

s10：对第一胶膜进行低克重涂胶；这里的低克重胶是指涂覆树脂胶的厚度较薄，如图3中所示，微浸润层20中树脂胶对纤维的含浸厚度比较小，通过这种设置，一方面可以实现对干纱线的固定，另一方面还可以实现上层干纱线的透气性，提高在多层预浸料结构层铺时树脂的浸润，关于层间的透气性，下文将详细介绍；

s20：对第二胶膜进行高克重涂胶；这里需要指出的是，这里并不对步骤顺序做限制，对第一胶膜和第二胶膜的涂胶可以同步进行，也可以先后进行，但考虑工艺设备需求，一般采用同时涂胶的方式进行；请继续参照图3，第二胶膜设置在最底层，其上表面涂覆较厚的树脂胶，其目的是对下层的纤维进行充分浸润，以提高预浸料结构整体的强度，这里的高克重涂胶是指涂胶的厚度较大，具体厚度至少大于纤维层总厚度的三分之一；同时这里还需要强调的是，第一胶膜的厚度小于第二胶膜的厚度。

s30：将涂胶后的第一胶膜和第二胶膜贴附在纤维层两侧面，并进行热压成型；这里的热压成型可以是采用热熔法通过压合辊组对第一胶膜、纤维层和第二胶膜进行压合，而且压合辊组可以进行加热，在加热的过程中实现第一胶膜、纤维层和第二胶膜的贴合成型。

s40：贴附导气层于热压后的第一胶膜上；这里需要指出的是，这里的贴附第一胶膜的方法为先将第一胶膜上的离型纸收卷后，在第一胶膜的上表面可以同样采用压辊的方式实现导气层的贴附，最终成型的产品如图3中所示。

在上述实施例中，通过对现有技术预浸料热压工艺的改良，在对第一胶膜和第二胶膜涂胶时对其参数进行了控制，使得纤维层在含浸过程中，形成了上部微浸润层20、中部干纱层30和底部浸润层40的结构，而且微浸润层20具有透气性；与现有技术相比，即保留了半含浸预浸料基层的透气连贯性，减少了厚重产品铺层抽真空固化过程中的气体残留，又保证了半含浸预浸料基材中干纱的稳固性，减少了铺放过程中干纱的扭曲、滑移、分散现象；同时由于干纱层30的存在以及导气层10的设置，保证了厚重产品层铺固化成型时树脂胶的充分浸润，提高了产品的固化质量，保证了产品的力学性能。

在本发明的实施例中，对第一胶膜和第二胶膜进行涂胶可以采用涂胶机进行树脂胶的涂覆，而树脂胶是通过热熔法将固态树脂转变成黏连状态的液体，通过涂胶机进行树脂胶的涂覆可以更加精确的实现对涂胶参数的控制，作为上述实施例的优选，在对第一胶膜进行涂胶时，控制第一胶膜上涂胶的厚度和位置参数。

具体的，如图4中所示，在第一胶膜上的涂胶图案为网格型，通过这种均匀涂胶的方式，可以保证在浸润后第一胶膜与纤维层的层间均布有气孔；这里需要指出的是，涂胶的方式还可以是平面型，连续波浪线型或者连续折线形，或者其他能够在第一胶膜与纤维层含浸之后形成气孔的结构，平面型即铺满第一胶膜的的涂胶面上，在具体抽真空时会因为气流走向形成气孔，通过这种设置，一方面固定了干纱线，防止了干纱线的移动，另一方面，如图5中所示，在多层预浸料结构进行层铺后，采用真空袋包裹、灌注树脂胶并抽真空时，可以使得在层间方向更加充分的浸润，提高产品层间的粘合可靠性。

在本发明实施例中，如图3中所示，涂胶后的第二胶膜对纤维层的底面进行充分浸润，涂胶后的第一胶膜对纤维层的顶面进行微浸润，并且纤维层中间部分为干纱层30。中间干纱层30的作用是作为横向的气道，一方面可以在抽真空时减少气体的残留，另一方面还可以提高水平方向上竖直的充分灌注，此外由于微浸润层20以及导气层10的设置，可以使得树脂从干纱层30中往上流通，进一步提高层间的粘合程度，提高产品的质量。

本发明实施例还提供了上述制备方法所制成的预浸料产品的结构，如图3中所示，该预浸料结构从上至下依次包括：导气层10、微浸润层20、干纱层30和底部浸润层40；

导气层10为透气材质，其铺贴于微浸润层20上；这里需要指出的是，导气层10的材质为玻纤层；微浸润层20包括第一胶膜、涂敷在第一胶膜底部的树脂胶以及含浸在树脂胶上的上层纤维；如图3中所示，通过热压辊的挤压，将第一胶膜上的树脂胶浸润在上次纤维中；干纱层30为连续的纤维层；底部浸润层40包括第二胶膜，涂覆在第二胶膜上的树脂胶以及含浸在树脂胶上的下层纤维；其中，底部浸润层40的厚度大于微浸润层20的厚度，且微浸润层20为透气层。如图5中所示，在多层预浸料结构层铺后，采用真空袋密封、抽真空注入树脂胶的方式在多层预浸料结构之间灌注树脂胶，由于干纱层30的设置，形成了横向的气道，也就构成了树脂流动的路径，并且在层与层之间由于微浸润层20以及导气层10的设置，树脂可以在层间流动浸润固化，提高了产品固化的可靠性，而且由于上层导气层10的设置，也提高了每层预浸料层的平整性，减少了褶皱的产生。

在本发明的优选实施例中，导气层10为玻纤层；玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热，隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好，而且表面光滑，在本发明实施例中，可以将玻璃纤维进行编织以后铺放，既可以提高透气性，还提高了表面的平整性，克服了现有技术中预浸料层间不稳的问题。此外，在本发明实施例中，上层纤维、干纱层30以及下层纤维为碳纤维材质，而且第一胶膜和/或第二胶膜为透气材质。通过透气材质的设置，进一步提高了预浸料结构的透气性。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。