預浸料是制備復合材料的一種重要的中間過渡基材,其質量的好壞直接影響復合材料的性能優劣。隨著復合材料技術的發展,出現了以熱固和熱塑預浸料兩大類型。各類預浸料的質量嚴重影響著復合材料工藝實現及最終產品的性能。
預浸料按增強體物理形狀可以分為單向預浸料和織物預浸料;按寬度分類有寬、窄帶;按增強體種類分有碳纖維增強預浸料、玻璃纖維增強預浸料及芳綸纖維增強預浸料等;按固化溫度分可分為低溫(80℃)、中溫(120℃)、高溫(180℃)固化預浸料;預浸料按照所用基體樹脂的不同,主要分為熱固性預浸料和熱塑性預浸料兩大類,其中熱固性基體樹脂主要使用環氧樹脂,其它包括酚醛、不飽和聚酯、乙烯基酯等;所用增強纖維有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、PBO纖維等。
二、標準化現狀
預浸料是復合材料的重要中間材料其性質好壞將延伸到復合材料中為此對預浸料的質量控制是非常重要的。預浸料的性能主要包括物理性能和化學性能物理性能包括樹脂含量、單位面積碳纖維質量、揮發份含量、樹脂流動性、凝膠時間和粘性等化學性能主要是預浸料樹脂基體的標準紅外光譜圖。
據不完全統計,我國預浸料標準化工作已涉及國家標準、國軍標標準、行業標準和地方標準多個層級的制定,并重點布局了預浸料實驗方法的標準,在航空行業和建材行業整體重視程度較高。
DB35/T 1356 多層印制板用無鹵環氧玻纖布粘結片預浸料(福建)
三、具備發展潛力的預浸料類別
環氧樹脂是碳纖維預浸料應用最多的樹脂基體,也仍然是最重要的一類預浸料。其優異的力學性能,決定了碳纖維增強環氧預浸料良好的耐候性、高韌性和工藝性。可以分別在中溫120℃和高溫180℃固化,被廣泛應用于航空航天、體育休閑、海洋工程、汽車輕量化等多個領域。
高硅氧玻璃纖維/酚醛材料具有低成本、成型工藝簡單、強度和剛度高、防熱性能良好等優點,廣泛應用于航天飛行器外防熱層與發動機噴管等部件上。在高溫環境下,形成疏松的碳層結構,隨著溫度進一步升高,高硅氧纖維發生熔融,產生黏度很高的液態層,附著在碳層結構表面,可起到熱屏蔽和輻射散熱的作用。
熱塑性預浸帶具備優良的力學性能、耐化學腐蝕性能以及耐熱性能,易成型加工且環保。連續玻纖/PPS熱塑預浸帶是制造電池包上蓋的理想材料,其可耐受1000℃、持續30分鐘以上的灼燒,滿足了電池上盒蓋對耐火燒的材料要求。此外,與金屬電池箱復雜的鑄造、焊接等工藝相比,熱塑預浸帶生產電池盒蓋工藝簡單,有效降低電池箱生產成本。
為推動復合材料預浸料相關技術的發展,協會計劃針對不同的材料體系、工藝及應用環境制定與其相關的系列標準。標準的發布實施,將為企業的采購、使用、開發等活動提供有效參考。
數據來源:國家標準信息公共服務平臺
參考資料
[1]劉明昌. 碳纖維增強環氧樹脂預浸料及其復合材料的制備與性能研究[D].華東理工大學,2012.
[2]李寅,吳文敬,王曉靜,等.高硅氧纖維/酚醛泡沫復合材料的結構與性能[J].宇航材料工藝,2018,48(05):26-29.
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