一种非热压罐成型预浸料制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高性能复合材料制备技术领域，涉及一种适用于非热压罐成型的预浸 料制备方法。
【背景技术】
[0002] 复合材料具有高比强度高比模量、抗疲劳、耐腐蚀性能、可设计性、成型工艺性好 等一系列优点，因而被广泛应用航空航天器。目前，在复合材料制造技术领域多采用热压罐 预浸料成型技术，但其高昂的成型工艺成本和热压罐尺寸的限制在一定程度上制约着其应 用范围的扩大。为了降低成本，非热压罐预浸料成型技术应运而生。非热压罐预浸料成型 技术即材料固化成型只需要通过提供一个真空压力即可，而这正是非热压罐预浸料成型技 术需要突破的难点，如何在一个真空压力下控制制件的孔隙率，并使其性能达到热压罐固 化的性能。传统的热压罐预浸料，通过热压罐的高压作用，将固化过程中产生的任何气体溶 解在树脂中，以此抑制孔隙率的生成。但是对于非热压罐预浸料而言，固化过程中只有一个 真空大气压，因此如何在一个大气压的压力下，将气体排出，降低复合材料的孔隙是非热压 罐预浸料技术需要解决的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，解决传统预浸料 使用非热压罐工艺制备的板材性能低、孔隙率高等问题。
[0004] 本发明提供的技术方案是：
[0005] -种用于非热压罐成型的预浸料制备方法：
[0006] 1)调整树脂的粘度，使树脂在低温70°C_80°C下具有较高的粘度IOOPa.s_400Pa. s;同时在高温120°C_130°C下具有较低的粘度5Pa.s-10Pa.s;其次，在高温120°C_130°C 下具有较长的凝胶时间l〇〇min-160min，以使树脂适用于非热压罐预浸料成型。
[0007] 2)将混合的树脂加热到粘度在200Pa.s_260Pa.s，采用纤维织物作为增强体，采 用涂膜工艺制备单面胶膜，调节涂膜速度在2m/min-8m/min之间，涂膜间隙在0.lmm-0. 5mm 之间来控制所需胶膜的面密度；
[0008] 3)将制备的单面胶膜进行预浸料含浸工艺的操作：控制含浸温度，使树脂的 粘度在40Pa.s_80Pa.s之间，控制压辑间隙在0. 2mm_0. 5mm之间，调节含浸速度为2m/ min-8m/min，同时监测树脂浸润纤维表面的形式，使预浸料中未被浸润的干纤维厚度比例 在60% -80%，进而完成非热压罐预浸料的制备。
[0009] 制备预浸料所用的树脂基体可以是环氧树脂、双马来酰亚胺、苯并噁嗪或不饱和 聚酯树脂中的一种或者多种。
[0010] 制备预浸料所用的纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种。
[0011] 在预浸料制备工艺中，涂膜时树脂最佳粘度为200Pa.S-230Pa.s，含浸时树脂最佳 粘度为60Pa.s_70Pa.s，最佳压车昆间隙0. 3mm_0. 4mm，最佳含浸速度3m/min-5m/min。
[0012] 本发明的有益效果：
[0013] 本发明的预浸料制备方法，首先通过调整树脂的粘度和凝胶时间等基本性能，使 其适用于非热压罐工艺预浸料；其次，使用单面膜含浸法控制树脂对干纤维浸润的程度，使 预浸料层内存在干纤维，固化时气体通过此通道能够有效的排出，进而减小孔隙率，提高复 合材料制件的性能。
[0014] 说明书附图
[0015] 图1为本发明制备的非热压罐预浸料的截面示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0017] 实施例1
[0018] 选择高温环氧树脂体系，调整树脂配方，研究流变特性和树脂的凝胶时间，使其在 低温下具有较高的粘度，在高温下具有较低的粘度，比如，在70°c-80°c下具有的粘度为 IOOPa.s-400Pa.s，在120°C_130°C下具有的粘度为5Pa.s-10Pa.s，以保证生产的预浸料在 固化过程中存在部分干纤维的同时，树脂能够充分流动排出气体；同时在高温下使树脂具 有较长的凝胶时间，如在130°C下具有120min-140min的凝胶时间，以保证树脂在固化前有 足够的时间将气体排出。预浸料采用碳纤维织物作为增强体，碳纤维织物面密度为220gsm， 其中碳纤维织物与树脂的总量比例为6: 4。选取粘度为220Pa.s，温度低于80°C时采取涂膜 工艺制备单面胶膜，调节涂膜速度在2m/min-8m/min之间，涂膜间隙在0.lmm-0. 5mm之间来 控制所需胶膜的面密度。将生产的单面胶膜进行含浸，加热胶膜使树脂粘度为70Pa.s，调节 压辊间隙0. 24_，含浸速度4m/min，使树脂逐渐由下而上浸润，使预浸料中未被树脂浸润 的干纤维厚度占纤维厚度的比例在60% -80%，同时监测树脂浸润纤维表面的形式，观察 树脂是否从织物交织点渗透出来，如果渗透出来说明预浸料制备完成。图1是非热压罐预 浸料的截面示意图，从图中可以看出树脂浸润纤维的形式。
[0019] 表1是用上述预浸料分别使用热压罐和非热压罐两种工艺制备板材并测试的数 据结果：
[0020] 表 1
[0021]
[0022] 从表1中可以看出，本专利申请的用于非热压罐成型的预浸料使用非热压罐工艺 制备的板材性能基本等同于热压罐板材性能，解决了传统的预浸料使用非热压罐工艺制备 的板材性能低、孔隙率高等问题；同时成本较为低廉。
【主权项】
1. 一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于： 1) 调整树脂的粘度，使树脂在低温70°C-80°C下具有较高的粘度IOOPa. s-400Pa. s ;同 时在高温120°C _130°C下具有较低的粘度5Pa. s-lOPa. s ; 2) 调整树脂的凝胶时间，使树脂在在高温120°C _130°C下具有较长的凝胶时间 100min-160min，以使树脂适用于非热压罐预浸料成型； 3) 将树脂加热到粘度在200Pa. s_260Pa. s，采用纤维织物作为增强体，采用涂膜工艺 制备单面胶膜，调节涂膜速度在2m/min-8m/min之间，涂膜间隙在0. lmm-0. 5mm之间来控制 所需胶膜的面密度； 3)将制备的单面胶膜进行预浸料含浸工艺的操作：控制含浸温度，使树脂的粘度在 40Pa. s_80Pa. s之间，控制压辑间隙在0. 2mm_0. 5mm之间，调节含浸速度为2m/min-8m/min， 同时监测树脂浸润纤维表面的形式，使树脂逐渐由下而上浸润，使预浸料中未被树脂浸润 的干纤维厚度比例在60 % -80 %，进而完成非热压罐预浸料的制备。2. 根据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，制 备预浸料所用的树脂基体是环氧树脂、双马来酰亚胺、苯并噁嗪或不饱和聚酯树脂中的一 种或多种。3. 根据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，制 备预浸料所用的纤维是玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种。4. 根据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，涂 膜时树脂粘度为200Pa. s_230Pa. s。5. 根据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，含 浸时树脂粘度为60Pa. s_70Pa. s。6. 根据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，含 浸时压$昆间隙为〇. 3mm_0. 4mm。7. 据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，含浸 的速度为 3m/min-5m/min〇8. 据权利要求1所述的一种用于非热压罐成型的预浸料制备方法，其特征在于，所述 的纤维织物面密度为220gsm。
【专利摘要】本发明公开了一种非热压罐成型预浸料制备方法，该预浸料制备方法，首先通过调整树脂的粘度和凝胶时间等基本性能，使其适用于非热压罐工艺预浸料；其次，使用单面膜含浸法控制树脂对干纤维浸润的程度，使预浸料层内存在干纤维，固化时气体通过此通道能够有效的排出，进而减小孔隙率，提高复合材料制件的性能。
【IPC分类】B29C70/50, B29C70/54
【公开号】CN105109068
【申请号】CN201510556683
【发明人】徐辰, 陈帅金, 单瑞俊, 吴国庆
【申请人】江苏恒神股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月2日