预浸料质量要求、使用特点及生产工艺
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热固性树脂基体预浸料方法是目前比较成熟的一种工艺。热固性树脂基体预浸料目前主要分为两种工艺：溶液浸渍法和热熔法。热熔法愈来愈普及。国外对热熔法生产则实现了工艺过程的自动监控，在制模阶段使用计算机控制胶膜厚度，从而确保了树脂含量的均匀度。
碳纤维织物预浸料
预浸料是在严格控制的条件下用树脂基体浸渍连续纤维或织物制成的树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料，可直接用以制造各种复合材料构件。
一．预浸料质量要求
预浸料是复合材料性能的基础，其质量优劣直接关系到复合材料的质量，复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性能。因此，预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义。一般对预浸料的基本要求如下：
1.树脂基体和增强体要匹配：增强体表面经过处理和树脂要基本相容，这样复合材料才可能具有优良的层间强度。
2. 具有适当的黏性和铺覆性：黏性也不宜太大，以便铺层有误时，可以分开重新进行铺贴，而又无损预浸料。另一方面，黏性也不能太小，如果黏性太小，在工作温度下，两块预浸料则无法粘贴在一起，因此无法服帖地粘贴在模具上，去掉外力后就会反弹，从模具脱开。
3. 树脂含量偏差应尽可能低：至少应控制在±3%以内，以保证复合材料纤维体积含量和力学性能的稳定性。尤其是非吸胶预浸料，树脂含量偏差最好能控制在±1%以内。
4. 挥发分含量尽可能小：一般控制在2%以内，旨在降低复合材料中的孔隙含量，以提高复合材料的力学性能。主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以内。
5.贮存寿命要长：通常要求室温下的黏性储存期大于1个月，-18摄氏度下大于6个月，旨在满足复合材料铺贴工艺和力学性能要求。
6. 固化成型时有较宽的加压带：即在较宽的温度范围内加压，均可获得期望的复合材料构件，而对性能则无明显影响。
7. 具有适宜的流动度：层合件用预浸料的树脂流动度可适当大一些，以便树脂均匀分布并浸透增强材料；夹层结构面板用预浸料的树脂流动应比较小，以使面板和芯材能牢固地结合在一起。
二．预浸料使用特点
1. 可控制增强体含量和排列；
2. 易于铺层；
3. 预浸料浸渍完全，无气泡，可生产出优质表面产品；
4. 生产期间比较安全；
5. 制造工序较多，成本昂贵。
三．预浸料生产工艺
生产预浸料即是用树脂浸渍纤维（或织物）的过程，使用生产工艺碎树脂基体类型不同而异。
热固性树脂基体预浸料方法是目前比较成熟的一种工艺。热固性树脂基体预浸料目前主要分为两种工艺：溶液浸渍法和热熔法。这两种工艺各有利弊，互相补充。估计未来这两种生产工艺将会同时存在，以适应不同需求，但热熔法愈来愈普及。国外对热熔法生产则实现了工艺过程的自动监控，在制模阶段使用计算机控制胶膜厚度，从而确保了树脂含量的均匀度。
碳纤维预浸料性能与固化工艺研究 预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物,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。随着复合材料研究和开发的不断进步,使用领域日渐扩大,复合材料的不同制造工艺、不同工作条件对预浸料也提出了不同要求,对预浸料性能的要求也越来越高。 所以对于预浸料的生产要求和预浸料基本性能有着较高的要求。并且预浸料固化阶段直接影响成品复合材料的性能,差示扫描量热法(DSC)作为一种热分析 仪器,能很好的测定预浸料固化反应热过程,为了较好的确定预浸料固化工艺参数,对其树脂和预浸料性能一些性能测试,并对各种预浸料固化工艺进行评价,得出最优固化工艺方案。 本文先评价测试了六种常用规格预浸料物理性能,主要通过预浸料面密度、碳纤维面密度、树脂含量测试,分析预浸料基本的物理性能,同时在一定程度上反映出预浸料的生产工艺的稳定性及均匀一致性;接下来测试预浸料的挥发份含量、凝胶时间和粘性的变化,对预浸料的储存性能进行一定的评估。通过以上测试, 可对预浸料的物理性能进行全面的表征,对预浸料的实际生产进行反馈指导。 本文为预浸料固化工艺的三个参数-温度、时间、压力的确定,进行了预浸料和预浸料用环氧树脂的DSC升温和恒温测试,分析了各个参数对预浸料的固化工艺的参数影响,发现:预浸料的克重对固化温度没有影响,但对时间有影响;预浸 料的树脂含量使得树脂的固化温度提高,在20%~40%内呈直线关系;随着碳纤维 面密度的提高,预浸料在固化温度下时间变长,而在预固化温度阶段,其时间在树脂DSC测试的时间结果之间浮动,但也随着纤维面密度的提高而提高;树脂的种 类不一样,碳纤维对其固化时间的影响程度也不一样,其中碳纤维对YPH-77的固
第３１卷 第２１期 ２００９年１１月武 汉 理 工 大 学 学 报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＨＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３１ Ｎｏ．２１ Ｎｏｖ．２００９ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４４３１．２００９．２１．０１２ 复合材料预浸料自动铺带成型适宜性研究 蒋诗才，邢丽英，陈祥宝 （北京航空材料研究院，北京１０００９５） 摘 要： 为考察不同耐温等级复合材料预浸料自动铺带工艺适宜性，研究了不同环氧及双马树脂体系预浸料的室温粘性，并给出预浸料分级的评分方法。结果表明：低温环氧ＬＴ０３Ａ／Ｔ７００、中温环氧３２３４／Ｔ７００、高温环氧５２２８Ａ／Ｔ７００为１级，适合室温自动铺带成型工艺；低温环氧ＬＴ０３／Ｔ７００、高温环氧５２２８／Ｔ７００、双马５４２９／Ｔ７００为２级不适合室温自动铺带成型工艺。对确定的预浸料体系自动铺带工艺适宜性方法进行了自动铺放工艺验证，证明预浸料体系自动铺带工艺适宜性的判定方法是有效的。 关键词： 预浸料； 粘性； 自动铺带； 成型适应性 中图分类号： Ｖ２５４．１１文献标识码： Ａ文章编号：１６７１－４４３１（２００９）２１－００４４－０４ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｏｌｄｉｎｇＳｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＰｒｅｐｒｅｇＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒＡｕｔｏｍａｔｅｄＴａｐｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＪＩＡＮＧＳｈｉ－ｃａｉ，ＸＩＮＧＬｉ－ｙｉｎｇ，ＣＨＥＮＸｉａｎｇ－ｂａｏ （ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔｈｅｍｏｌｄｉｎｇｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌｅｖｅｌｓｐｒｅｐｒｅｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅｐｒｅｐｒｅｇｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｐｏｘｙａｎｄｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ（ＢＭＩ）ｒｅｓｉｎｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄａｓｃｏｒｅｆｏｒｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｐｒｅｇｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｒｏｖｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ，ＬＴ０３Ａ／Ｔ７００ｗｉｔｈｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅ，３２３４／Ｔ７００ｗｉｔｈｍｉｄｄｌｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｐｏｘｙ，５２２８Ａ／Ｔ７００ｗｉｔｈｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｐｏｘｙｉｓｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓ１－ｌｅｖｅｌａｎｄｉｓｓｕｉｔ－ａｂｌｅｔｏａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｉｌｅＬＴ０３／Ｔ７００ｗｉｔｈｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｐｏｘｙ，５２２８／Ｔ７００ｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｐｏｘｙ，ＢＭＩ５４２９／Ｔ７００ａｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓ２－ｌｅｖｅｌａｎｄｉｓｕｎｓｕｉｔａｂｌｅｔｏａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｐｒｏｃｅｓｓａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅ．Ｔｈｅｐｒｅｐｒｅｇｍｏｌｄｉｎｇｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｆｉｒｍｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｃｏｒｅｆｏｒｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｐｒｅｐｒｅｇ； ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ； ａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ； ｍｏｌｄｉｎｇｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ 收稿日期：２００９－０６－１５．作者简介：蒋诗才（１９７３－），男，工程师．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉ０３２４＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ自动铺带（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＴａｐｅ）成型以有隔离背衬纸的单向预浸带为原料，在铺带头中完成预定边界形状切割，然后在压辊作用下按设计轨迹直接铺叠到模具表面。有研究表明［１］，手工铺叠复合材料效率为３磅／ｈ，而自动铺带技术能达到１５～３０磅／ｈ；手工铺叠复合材料废料量为１５％～２０％，而自动铺带技术只有５％左右。还有研究表明，利用自动铺带技术制备的复材料构件具有尺寸精度较高，内应力低等特点，是提高复合材料性能的一个重要途径。 从上世纪８０年代起，已应用自动铺带机生产了军机如Ｂ１和Ｂ２轰炸机的机翼蒙皮；近年来用于ＮａｖｙＡ６轰炸机机翼、Ｆ２２战斗机机翼和波音７７７飞机机翼、水平和垂直安定面蒙皮。Ｖｏｕｇｈｔ飞机公司应用自动铺带机生产包括军用Ｃ－１７运输机的水平安定面蒙皮、全球鹰ＰＱ－４Ｂ大展弦比机翼，以及波音公司应用
一、预浸料定义 1、预浸料定义 预浸料俗称模塑料，是用树脂在严格控制条件下浸渍连续纤维及其织物而制成的组合体，是制造先进复合材料的中间体。具有一定力学性能的结构单元，可进行结构设计，其某些性质直接移植到复合材料制品中，预浸料的质量直接影响到复合材料的质量。 2、预浸料产品标准 QJ 3184 T300碳纤维∕AG-80环氧树脂预浸料规 HB 6701 LWR—1 T300中温固化环氧碳纤维预浸料 GJB 3945 芳纶∕环氧树脂预浸料规 GB/T 25043 连续树脂基预浸料用多轴向经编增强材料 HB 7069 环氧树脂玻璃布预浸料规 JB/T 10942 干式变压器用F级预浸料 HB 7737 飞机辅机零件专用环氧聚酰胺涂料规 JC/T 774 预浸料凝胶时间试验方法 JC/T 775 预浸料树脂流动度试验方法 JC/T 776预浸料挥发物含量试验方法 JC/T 780 预浸料树脂含量试验方法
ASTM D 3532 环氧碳纤维预浸料凝胶时间试验方法 HB 7736 复合材料预浸料物理性能试验方法 二、预浸料种类 预浸料是复合材料的中间体，根据选用树脂种类可以分为：热固性预浸料和热塑性预浸料；根据选用树脂的类型分为：环氧预浸料、聚酰胺预浸料、酚醛预浸料、氰酸酯预浸料、聚砜预浸料、聚醚预浸料等；根据增强材料类型分为：碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶纤维预浸料、玄武岩纤维预浸料、硼纤维预浸料等；根据增强材料结构型式可分为：单向纤维预浸料、短切纤维预浸料、织物预浸料等。我公司主要生产以碳纤、芳纶、玻纤为增强材料的环氧、氰酸酯、聚酰亚胺类的热固性树脂预浸料。
复合材料的预浸料模压成型工艺 模压成型工艺基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。 1．压制前的准备 (1)装料量的计算 在模压成型工艺中，对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足造成废品，或者物料损失过多而浪费材料。常用的估算方法有①形状、尺寸简单估算法，将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状，进行装料量的估算：②密度比较法，对比模压制品及相应制品的密度，已知相应制品的重量，即可估算出模压制品的装料量：③注型比较法，在模压制品模具中，用树脂、石蜡等注型材料注成产品，再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。 (2)脱模剂的涂刷 在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂，常用的有油酸、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下，用量尽量少些，涂刷要均匀。一般情况下，酚醛型模压料多用有机油、油酸、硬脂酸等脱模剂，环氧或环氧酚醛型模压料多用硅脂和有机硅油脱模剂，聚酯型模压料多用硬脂酸锌、硅脂等脱模剂。 (3)预压 将松散的粉状或纤维状的模压料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体。采用预压作业可提高生产效率、改善劳动条件，有利于产品质量的提高。 (4)预热 在压制前将模压料加热，去除水分和其它挥发份，可以提高固化速率，缩短压制周期；增进制品固化的均匀性，提高制品的物理机械性能，提高模压料的流动性。
(5)表压值的计算 在模压工艺中，首先要根据制品所要求的成型压力，计算出压机的表压值。成型压力是指制品水平投影面上单位面积所承受的压力。它和表压值之间存在的函数关系： 复合材料的预浸料模压成型工艺 在模压成型工艺中，成型压力的大小决定于模压料的品种和制品结构的复杂程度，成型压力是选择压机吨位的依据。 2、压制工艺 (1)装料和装模 往模具中加入制品所需用的模压料过程称为装料，装料量按估算结果，经试压后确定。装模应遵循下列原则：物料流动路程最短：物料铺设应均匀；对于狭小流道和死角，应预先进行料的铺设。 （2）模压温度制度 模压温度制度主要包括装模温度、升温速率、成型温度和保温时间的选择。 ①装模温度 装模温度是指将物料放入模腔时模具的温度，它主要取决于物料的品种和模压料的质量指标。一般地，模压料挥发份含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度较低。反之，要适当提高装模温度。制品结构复杂及大型制品装模温度一般宜在室温-90℃范围内。 ②升温速率 指由装模温度到最高压制温度地升温速率。对快速模压工艺，装模温度即为压制温度，不存在升温速率问题。而慢速模压工艺，应依据模压料树脂的类型、制品的厚度选择适当的升温速率。 ③成型温度
预浸料成型工艺在复合材料产业中的应用 预浸料简介 预浸料是树脂基体在严格控制条件下浸渍连续纤维或者纤维织物，制备成树脂基体与增强体的一种组合物，是制造复合材料的中间材料。 预浸料按物理状态，化学性能有很多种分类方法：按物理状态分类，预浸料分成单向预浸料、单向织物预浸料、织物预浸料；按树脂基体不同，预浸料分成热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料；按增强材料不同，分成碳纤维(织物)预浸料、玻璃纤维(织物)预浸料、芳纶(织物)预浸料；根据纤维长度不同，分成短纤维预浸料、预浸料和连续纤维预浸料；按固化温度不同，分成中温固化(120℃)预浸料、高温固化(180℃)预浸料以及固化温度超过200℃的预浸料等。我司事业部在预浸料方面应用也很广泛，根据不同的产品以及性能应用不同种类的材料，常用的预浸料有单向碳纤预浸料，玻纤织物预浸料，碳纤织物预浸料，酚醛玻纤织物预浸料等等。 预浸料制备 预浸料的制备方法有干法和湿法两种。 干法有粉末法和热溶法之分。粉末预浸料是指树脂粉末附着于纤维，经过部分融化，形成树脂不连续，纤维未被树脂充分浸透的一种复合物。热溶法预浸料将树脂体系加热熔融成为流动状态,用其浸渍纤维或织物而制备的预浸料。 图1 干法制备预浸料示意图 湿法预浸料是通过树脂溶液浸渍纤维束或者织物制备的预浸料。 比较由干法预浸料和湿法预浸料制成的复合材料，一般前者外观更好，材料内树脂含量的控制精度更高。就目前航空用先进复合材料而言，常表现出热溶法复合材料的湿热稳定性优于溶液法复合材料：同在沸水中煮48h,前者的力学性能（如弯曲模量与强度、层间剪切强度等）保持率，特别是高温力学性能的保持率，明显高于后者。
（一）、配合饲料的生产工艺流程图（略） （二）、原料的接收 1 、散装原料的接收以散装汽车、火车运输的，用自卸汽车经地磅称量后将原料卸到卸料坑。 2 、包装原料的接收：分为人工搬运和机械接收两种。 3 、液体原料的接收：瓶装、捅装可直接由人工搬运入库。 （三）、原料的贮存 饲料中原料和物料的状态较多，必须使用各种形式的料仓，饲料厂的料仓有筒仓和房式仓两种。 主原料如玉米、高粮等谷物类原料，流动性好，不易结块，多采用筒仓贮存，而副料如麸皮、豆粕等粉状原料，散落性差，存放一段时间后易结块不易出料，采用房式仓贮存。 （四）、原料的清理 饲料原料中的杂质，不仅影响到饲料产品质量而且直接关系到饲料加工设备及人身安全，严重时可致整台设备遭到破坏，影响饲料生产的顺利进行，故应及时清除。 饲料厂的清理设备以筛选和磁选设备为主，筛选设备除去原料中的石块、泥块、麻袋片等大而长的杂物，磁选设备主要去除铁质杂质。
（五）、原料的粉碎 饲料粉碎的工艺流程是根据要求的粒度，饲料的品种等条件而定。 按原料粉碎次数，可分为一次粉碎工艺和循环粉碎工艺或二次粉碎工艺。 按与配料工序的组合形式可分为先配料后粉碎工艺与先粉碎后配料工艺。 1 、一次粉碎工艺： 是最简单、最常用、最原始的一种粉碎工艺，无论是单一原料、混合原料，均经一次粉碎后即可，按使用粉碎机的台数可分为单机粉碎和并列粉碎，小型饲料加工厂大多采用单机粉碎，中型饲料加工厂有用两台或两台以上粉碎机并列使用，缺点是粒度不均匀，电耗较高。 2 、二次粉碎工艺 有三种工艺形式，即单一循环粉碎工艺、阶段粉碎工艺和组织粉碎工艺。 （ 1 ）单一循环二次粉碎工艺 用一台粉碎机将物料粉碎后进行筛分，筛上物再回流到原来的粉碎机再次进行粉碎。 （ 2 ）阶段二次粉碎工艺
预浸料质量要求、使用特点及生产工艺 https://www.doczj.com/doc/6311309327.html,/news/detail_31104_1.html 热固性树脂基体预浸料方法是目前比较成熟的一种工艺。热固性树脂基体预浸料目前主要分为两种工艺：溶液浸渍法和热熔法。热熔法愈来愈普及。国外对热熔法生产则实现了工艺过程的自动监控，在制模阶段使用计算机控制胶膜厚度，从而确保了树脂含量的均匀度。 碳纤维织物预浸料 预浸料是在严格控制的条件下用树脂基体浸渍连续纤维或织物制成的树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料，可直接用以制造各种复合材料构件。 一．预浸料质量要求 预浸料是复合材料性能的基础，其质量优劣直接关系到复合材料的质量，复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性能。因此，预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义。一般对预浸料的基本要求如下： 1.树脂基体和增强体要匹配：增强体表面经过处理和树脂要基本相容，这样复合材料才可能具有优良的层间强度。 2. 具有适当的黏性和铺覆性：黏性也不宜太大，以便铺层有误时，可以分开重新进行铺贴，而又无损预浸料。另一方面，黏性也不能太小，如果黏性太小，在工作温度下，两块预浸料则无法粘贴在一起，因此无法服帖地粘贴在模具上，去掉外力后就会反弹，从模具脱开。 3. 树脂含量偏差应尽可能低：至少应控制在±3%以内，以保证复合材料纤维体积含量和力学性能的稳定性。尤其是非吸胶预浸料，树脂含量偏差最好能控制在±1%以内。 4. 挥发分含量尽可能小：一般控制在2%以内，旨在降低复合材料中的孔隙含量，以提高复合材料的力学性能。主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以内。 5.贮存寿命要长：通常要求室温下的黏性储存期大于1个月，-18摄氏度下大于6个月，旨在满足复合材料铺贴工艺和力学性能要求。 6. 固化成型时有较宽的加压带：即在较宽的温度范围内加压，均可获得期望的复合材料构件，而对性能则无明显影响。 7. 具有适宜的流动度：层合件用预浸料的树脂流动度可适当大一些，以便树脂均匀分布并浸透增强材料；夹层结构面板用预浸料的树脂流动应比较小，以使面板和芯材能牢固地结合在一起。
玻璃钢/复合材料 成型压力对自粘性预浸料复合材料性能的影响 赵鹏飞,赵景丽,何 颖 (西北工业大学第365研究所,西安 710072) 摘要:本文通过试验比较了ACG 公司以M T M 28为树脂基体的几种预浸料经热压罐固化成型与烘箱真空固化成型层压板或蜂窝夹层结构面板试样的力学性能,验证了该类预浸料适用于两种固化工艺条件的规范是适当的。 关键词:无人机飞机机体;复合材料;预浸料;压力;力学性能中图分类号:T B332 文献标识码:A 文章编号: 1003-0999(2010)04-0065-04 收稿日期:2009 07 09 作者简介:赵鹏飞(1962 ),男,研究员,主要从事小型无人机飞机研制工作。 1 概 述 玻璃钢/复合材料及其蜂窝夹层结构在小型无人机飞机结构设计中已经获得了广泛的应用,适合于各种复合材料结构形式的制造工艺方法也得到了充分的使用与发展 [1,9] 。 用于飞机复合材料构件制造的预浸料材料是依据设计要求、结构特点、制造工艺及成本控制的需要进行选择的,通常是按照材料制造商提供的技术资料或规范中规定的固化工艺条件进行固化。由于在小型无人机飞机机体结构设计中通常采用复合材料整体共固化设计技术,即在大面积以蜂窝夹层结构为主的构件结构中利用复合材料的可设计性将梁缘条、肋缘条等主体受力结构以及力的扩散结构均设计在制件上,形成一体化混合式承力结构[8,9] ,所以 在选择无人机飞机结构用预浸料时需满足采用共固 化工艺制造混合结构构件的需要。 就中温固化的复合材料而言,在温度、压力、加压点、真空度以及升温速率、降温速率等复合材料成型工艺参数中,温度、真空度和升、降温速率一般都是被明确限定的,那么选择在加温的开始就可以加压且能在0.1MPa 即真空压力下固化的树脂基体材料无疑能大幅度地降低制造成本。英国ACG 公司生产的以MTM 28为树脂基体的预浸料就具有这样的性质,不但是一种应用广泛的结构材料,对蜂窝具有良好的粘接性,而且可以采用真空袋、热压罐或模压成型工艺进行固化成型。那么,当使用这类预浸料以共固化工艺制造无人机混合结构复合材料构件,并且受使用容重较低的蜂窝对成型过程加压压力大小的限制时,究竟采用多大的固化成型压力才能获得满足设计性能要求的制件是有必要通过实验 来确定的。 2 实验部分 为研究复合材料层合板和蜂窝夹层结构面板在固化过程中成型压力大小对性能的影响,针对某小型无人机飞机机体结构使用的预浸料材料及其所适用的真空袋与热压罐成型工艺,制备了不同压力条件下的试件。蜂窝夹层结构面板试件是通过模拟共固化成型的实际状态制备的。2 1 材 料 实验用预浸料为英国ACG (Advanced Co m pos ites Group)公司生产,材料特征见表1。 表1 预浸料材料特征 名 称 牌 号增强材料 树脂基体含胶量/% 重量/g m -2碳单向带 M T M 28 1/ T700SC 125 33%R W T700SC 增韧环氧树脂33 125 碳布预浸料 M TM 28/ CF0304 42%R W CF0304增韧环氧树脂42199 玻璃布预浸料 M TM 28/GF0300 40%R W GF0300增韧环氧树脂 40105 2 2 试件制备 在平板模具上进行单向带层合板和蜂窝夹层结构面板试件的铺层,每铺放2~3层后抽真空预压实一次,不同试板的制备状态见表2和表3。制备类似共固化成型受压状态的复合材料/蜂窝夹层结构面板(靠模具或模板一侧的面板)的试板的方法与文献[9]相同。 试板的固化成型在进口美国TEC 公司的3 65 2010年第4期
复合材料的预浸料模压成型工艺 预浸料模压成型工艺基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。 1．压制前的准备 (1)装料量的计算 在模压成型工艺中，对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足造成废品，或者物料损失过多而浪费材料。常用的估算方法有①形状、尺寸简单估算法，将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状，进行装料量的估算：②密度比较法，对比模压制品及相应制品的密度，已知相应制品的重量，即可估算出模压制品的装料量：③注型比较法，在模压制品模具中，用树脂、石蜡等注型材料注成产品，再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。 (2)脱模剂的涂刷 在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂，常用的有油酸、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下，用量尽量少些，涂刷要均匀。一般情况下，酚醛型模压料多用有机油、油酸、硬脂酸等脱模剂，环氧或环氧酚醛型模压料多用硅脂和有机硅油脱模剂，聚酯型模压料多用硬脂酸锌、硅脂等脱模剂。 (3)预压 将松散的粉状或纤维状的模压料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体。采用预压作业可提高生产效率、改善劳动条件，有利于产品质量的提高。 (4)预热 在压制前将模压料加热，去除水分和其它挥发份，可以提高固化速率，缩短压制周期；增进制品固化的均匀性，提高制品的物理机械性能，提高模压料的流动性。 (5)表压值的计算
模压工艺生产操作-成型工艺 （一）预浸布层压成型工艺 1. 概述 层压成型工艺是指将浸渍或涂有树脂的片材层叠，组成叠合体，送入层压机，在加热和加压条件下，固化成型复合材料制品的一种成型工艺。层压成型工艺主要是生产各种规格、不同用途的复合材料板材。它具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。 层压成型技术特点是加压方向与制品的板面方向垂直。层压成型技术包含两方面内容：胶布生产技术和压制成型技术。 2.层压板成型工艺 在上述生产工艺中，热压过程的温度、压力和时间是三个最重要的工艺参数。 复合材料的层压工艺的热压过程，一般分为预热预压和热压两个阶段。 (1)第一阶段一预热预压阶段。 此阶段的主要目的是使树脂熔化，去除挥发物、浸渍纤维，并且使树脂逐步固化至凝胶状态。此阶段的成型压力为全压的1/3-1/2。 (2)第二阶段-中间保温阶段 这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速度下进行固化。保温过程中应密切注意树脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶，不能拉成细丝时，应立即加全压。 (3）第三阶段-升温阶段 目的在于提高反应温度，加快固化速度。此时，升温速度不能过快，否则会引起暴聚，使固化反应放热过于集中，导致材料层间分层。 (4)第四阶段-热压保温阶段 目的在于使树脂能够充分固化。从加全压到整个热压结束，称为热压阶段。而从达到指定的热压温度到热压结束的时间，称为恒温时间。热压阶段的温度、压力和恒温时间，也是由配方决定。 (5)第五阶段-冷却阶段 在保压的情况下，采取自然冷却或者强制冷却到室温，然后卸压，取出产品。冷却时间过短，容易使产品产生翘曲、开裂等现象。冷却时间过长，对制品质量无明显帮助，但是使生产效率明显降低。 （二）预浸料模压成型工艺 预浸料模压成型工艺基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。 1．压制前的准备 (1)装料量的计算 在模压成型工艺中，对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足造成废品，或者物料损失过多而浪费材料。常用的估算方法有①形状、尺寸简单估算法，将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状，进行装料量的估算：②密度比较法，对比模压制品及相应制品的密度，已知相应制品的重量，即可估算出模压制品的装料量：③注型比较法，在模压制品模具中，用树脂、石蜡等注型材料注成产品，再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。 (2)脱模剂的涂刷 在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂，常用的有
饲料厂生产工艺流程介 绍 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
（一）、配合饲料的生产工艺流程图（略） （二）、原料的接收 1 、散装原料的接收以散装汽车、火车运输的，用自卸汽车经地磅称量后将原料卸到卸料坑。 2 、包装原料的接收：分为人工搬运和机械接收两种。 3 、液体原料的接收：瓶装、捅装可直接由人工搬运入库。 （三）、原料的贮存 饲料中原料和物料的状态较多，必须使用各种形式的料仓，饲料厂的料仓有筒仓和房式仓两种。 主原料如玉米、高粮等谷物类原料，流动性好，不易结块，多采用筒仓贮存，而副料如麸皮、豆粕等粉状原料，散落性差，存放一段时间后易结块不易出料，采用房式仓贮存。 （四）、原料的清理 饲料原料中的杂质，不仅影响到饲料产品质量而且直接关系到饲料加工设备及人身安全，严重时可致整台设备遭到破坏，影响饲料生产的顺利进行，故应及时清除。 饲料厂的清理设备以筛选和磁选设备为主，筛选设备除去原料中的石块、泥块、麻袋片等大而长的杂物，磁选设备主要去除铁质杂质。 （五）、原料的粉碎 饲料粉碎的工艺流程是根据要求的粒度，饲料的品种等条件而定。 按原料粉碎次数，可分为一次粉碎工艺和循环粉碎工艺或二次粉碎工艺。 按与配料工序的组合形式可分为先配料后粉碎工艺与先粉碎后配料工艺。
1 、一次粉碎工艺： 是最简单、最常用、最原始的一种粉碎工艺，无论是单一原料、混合原料，均经一次粉碎后即可，按使用粉碎机的台数可分为单机粉碎和并列粉碎，小型饲料加工厂大多采用单机粉碎，中型饲料加工厂有用两台或两台以上粉碎机并列使用，缺点是粒度不均匀，电耗较高。 2 、二次粉碎工艺 有三种工艺形式，即单一循环粉碎工艺、阶段粉碎工艺和组织粉碎工艺。 （ 1 ）单一循环二次粉碎工艺 用一台粉碎机将物料粉碎后进行筛分，筛上物再回流到原来的粉碎机再次进行粉碎。 （ 2 ）阶段二次粉碎工艺 该工艺的基本设置是采用两台筛片不同的粉碎机，两粉碎机上各设一道分级筛，将物料先经第一道筛筛理，符合粒度要求的筛下物直接进行混合机，筛上物进入第一台粉碎机，粉碎的物料再进入分级筛进行筛理。符合粒度要求的物料进入混合机，其余的筛上物进入第二台粉碎机粉碎，粉碎后进入混合机。 （ 3 ）组合二次粉碎工艺 该工艺是在两次粉碎中采用不同类型的粉碎机，第一次采用对辊式粉碎机，经分级筛筛理后，筛下物进入混合机，筛上物进入锤片式粉碎机进行第二次粉碎。 3 、先配料后粉碎工艺 按饲料配方的设计先进行配料并进行混合，然后进入粉碎机进行粉碎。 4 、先粉碎后配料工艺 本工艺先将待粉料进行粉碎，分别进入配料仓，然后再进行配料和混合。
预浸料成型工艺报告 袁思海2014.4.25 预浸料可用不同成型方法，根据不同应用选择较合适的成型方法。预浸料成型工艺主要有真空袋工艺、热压罐工艺、模压工艺、搓管工艺、拉挤成型工艺、辊压成型工艺、缠绕成型工艺、压力袋工艺等。其中真空袋工艺主要用在船舶工业铁道系统内装饰，热压罐工艺主要用在高质量复合材料，模压工艺主要用在平板、体育用品、雪撬、工业品，搓管工艺主要用在钓鱼杆、滑雪杆、高尔夫球杆、管件，压力袋工艺主要用在桅杆、天线杆、各种管件。 一、真空袋工艺 定义: 真空袋成型工艺，就是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品加压，使产品更加密实、力学性能更好的成型工艺。 优点： ?纤维含量高，产品的力学性能更好； ?均匀加压，产品的性能均匀； ?有效控制产品厚度和含胶量； ?减少产品中的气泡； ?可以成型复杂、大型制件； ?减少挥发份对人员的损伤。 真空袋湿法工艺过程： 1、模具准备，涂脱模剂 2、产品积层（手糊、喷射、预浸料）
3、铺脱模布 4、铺隔离膜或带孔隔离膜（可以不铺） 5、铺透气毡 6、粘贴密封胶条（可以提前） 7、封真空袋膜 8、安装真空阀、快速接头和真空管 9、接气源，检验真空度 10、抽真空，产品固化 11、产品脱模 二、热压罐成型技术 特点：罐内压力均匀，快速，罐内空气温度均匀，高精度，高质量，适应范围广泛，适合批量，成型工艺可靠；缺点是成本高，初投资大。 三、辊压成型 辊压成型主要借鉴于金属成型方法。设备由一系列(一组或多组)热压辊和冷压辊组成,铺好的预浸料受热后首先通过一组热辊使预浸料变形,然后通过一组间距逐渐减小的冷辊成型。 优点：(1).坯体致密，强度高，不易变形。(2).水分低，制品光洁平整，产品规格一致。(3).生产率高，劳动强度较低。(4).适应于阴、阳模成型，单机联线。(5).操作技术不要很高，便于组成自动化生产线。 按成形工艺分为阳模成型和阴模成型。
生产工艺流程总结 水泥生产工艺小结 水泥生产自诞生以来，历经了多次重大技术变革，从最早的立式窑到回转窑，从立波尔窑到悬浮预热窑，再到如今的预分解窑，每一次变革都推动了水泥生产技术的发展。以悬浮预热和预分解技术为核心的新型干法水泥生产技术，把现代科学技术和工业生产最新成就相结合，使水泥生产具有高效、优质、环保、大型化和自动化等现代化特征，从而把水泥工业推向一个新的阶段。 水泥生产主要包括生料制备、熟料烧成和水泥粉磨至成品三个阶段，而在每个阶段中又包含了许多工艺过程。比如生料制备中涉及到矿山开采、原料预均化及粉磨和生料的均化等过程；而熟料烧成系统中又涉及到旋风筒、连接管道、分解炉、回转窑和篦冷机五种主要工艺设备。本文主要通过生料制备、熟料烧成和水泥成品三个大方面对整个新型干法水泥生产工艺进行描述。 1 生料制备 矿山开采和原料预均化 任何产品的制备，原料的选取和制备均是重要的一个环节，原料的品质会直接影响生产产品的质量。所以，在水泥生产中，原料选取即矿石开采需要做好质量控制工作。在矿石开采过程中，首先要做好勘探工作，切实掌握矿体的质量，然后在此基础
上根据生产需求，合理搭配，选择性开采，尽可能的缩小原料的化学成分波动，这同时也可为原料预均化创造了一定的条件。 1959年，原料预均化技术首次应用于美国水泥工业。预均化技术就是在原料的存取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化。具体是在原料堆放时，由堆料机连续地把进来的物料，按照一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠、厚薄一致的料层，而在取料时，则通过选择与料堆方式相适应的取料机和取料方式，在垂直于料的方向上，同时切取所有料层，这样就在取料的同时完成了物料的混合均化，起到预均化的目的。 预均化是在预均化堆场中进行的，预均化堆场按照功能又可以分为预均化堆场、预配料堆场和配料堆场三种类型。预均化堆场是将成分波动较大的单一品种物料石灰石、原煤等，以一定的堆取料方式在堆场内混合均化，使其出料成分均匀稳定；预配料堆场是将成分波动较大的两种或两种以上原料，按照一定的配合比例进入堆场，经混合均匀，使其出料成分均匀，并基本符合下一步配料要求； 配料堆场是将全部品种的原料，按照配料要求，以一定的比例进入堆场，经过混合均化，在出料时达到成分均匀稳定，并且完全符合生料成分要求。 原料的粉磨
浅析预浸料的固化工艺 主要简述了预浸料，预浸料特性及其应用。重点综述了预浸料在中温固化过程中，如何借助于真空辅助技术获得高性能的风机叶片。 标签：预浸料；压力；温度；流动性；固化 引言 作为风能的世界领先者，维斯塔斯一直致力于将风能发展为可与石油和天然气相媲美的行业。其风机的技术先进，能更有效的利用风能，并降低能源成本；确保风力发电机在设计使用寿命内能够稳定的运转，从而实现其最大发电潜力。叶片作为风力发电机组的核心部件，其选材及工艺决定着它本身的质量。维斯塔斯使用的预浸料真空固化工艺，已经使叶片的各项性能得以淋漓尽致的体现，本文也将重点阐述预浸料的层压固化工艺。 预浸料Prepreg是“pre impregnation”的缩写，指的是纤维束或纤维布经过树脂浸润后形成的均匀预固化材料，预固化材料可直接用于复合材料结构如风电叶片的制造。按物理状态分类，预浸料分成单向预浸料、双向预浸料、三向预浸料；按树脂基体不同，预浸料分成热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料；按增强材料不同，分成碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶预浸料；按固化温度不同，分成中温固化（120℃）预浸料、高温固化（180℃）预浸料以及固化温度超过200℃的预浸料等。 在维斯塔斯使用的是热固性的单向、双向和三向预浸料。预浸料树脂通常粘度较高，在室温下呈固态，便于操作、切割和在模具中铺层，且不需要导入树脂，减小树脂污染。利用预浸料的这一特点，将预浸料一层层地铺贴在已经涂有胶衣的模具中，然后铺贴可剥离保护层，离型膜，吸脂棉和真空膜，最后密封模具四周并抽真空，参考图1。 图1 模具铺贴固化系统 上述的工艺名为真空辅助的釜内成型工艺，已经置于模具内的预浸料在固化釜内的温度和压力环境中，实现固化成型，称为一个固化周期。在维斯塔斯，一个固化周期细分成五个步骤：升温-保温-升温-固化-冷却，参考图2。 图2 固化工艺曲线 结构件固化过程中，温度的加热作用使预浸料树产生流动性。随着温度的升高，树脂基体的粘度下降，不但树脂流动性增强，也是固化交联反应的必要条件。由于真空的作用，使结构件层与层之间产生压力，压力的作用使层合结构得以巩固，使树脂分布更均匀。在保温阶段，树脂的流动使层与层之间紧密结合而不存在任何缝隙，同时，通过真空系统将材料内生成的气体排除。当温度再次升高后，
（一）、配合饲料的生产工艺流程图 工艺流程 添加剂预混工艺 配料工艺混合工艺成品包装 原料接收原料贮存粉碎工艺 （二） （二）、原料的接收 1 、散装原料的接收以散装汽车、火车运输的，用自卸汽车经地磅称量后将原料卸到卸料坑。 2 、包装原料的接收：分为人工搬运和机械接收两种。 3 、液体原料的接收：瓶装、捅装可直接由人工搬运入库。
（三）、原料的贮存 饲料中原料和物料的状态较多，必须使用各种形式的料仓，饲料厂的料仓有筒仓和房式仓两种。 主原料如玉米、高粮等谷物类原料，流动性好，不易结块，多采用筒仓贮存，而副料如麸皮、豆粕等粉状原料，散落性差，存放一段时间后易结块不易出料，采用房式仓贮存。 （四）、原料的清理 饲料原料中的杂质，不仅影响到饲料产品质量而且直接关系到饲料加工设备及人身安全，严重时可致整台设备遭到破坏，影响饲料生产的顺利进行，故应及时清除。 饲料厂的清理设备以筛选和磁选设备为主，筛选设备除去原料中的石块、泥块、麻袋片等大而长的杂物，磁选设备主要去除铁质杂质。（五）、原料的粉碎 饲料粉碎的工艺流程是根据要求的粒度，饲料的品种等条件而定。按原料粉碎次数，可分为一次粉碎工艺和循环粉碎工艺或二次粉碎工艺。 按与配料工序的组合形式可分为先配料后粉碎工艺与先粉碎后配料工艺。 1 、一次粉碎工艺： 是最简单、最常用、最原始的一种粉碎工艺，无论是单一原料、混合原料，均经一次粉碎后即可，按使用粉碎机的台数可分为单机粉碎和并列粉碎，小型饲料加工厂大多采用单机粉碎，中型饲料加工厂有用
两台或两台以上粉碎机并列使用，缺点是粒度不均匀，电耗较高。 2 、二次粉碎工艺 有三种工艺形式，即单一循环粉碎工艺、阶段粉碎工艺和组织粉碎工艺。 （ 1 ）单一循环二次粉碎工艺 用一台粉碎机将物料粉碎后进行筛分，筛上物再回流到原来的粉碎机再次进行粉碎。 （ 2 ）阶段二次粉碎工艺 该工艺的基本设置是采用两台筛片不同的粉碎机，两粉碎机上各设一道分级筛，将物料先经第一道筛筛理，符合粒度要求的筛下物直接进行混合机，筛上物进入第一台粉碎机，粉碎的物料再进入分级筛进行筛理。符合粒度要求的物料进入混合机，其余的筛上物进入第二台粉碎机粉碎，粉碎后进入混合机。 （ 3 ）组合二次粉碎工艺 该工艺是在两次粉碎中采用不同类型的粉碎机，第一次采用对辊式粉碎机，经分级筛筛理后，筛下物进入混合机，筛上物进入锤片式粉碎机进行第二次粉碎。 3 、先配料后粉碎工艺 按饲料配方的设计先进行配料并进行混合，然后进入粉碎机进行粉碎。 4 、先粉碎后配料工艺 本工艺先将待粉料进行粉碎，分别进入配料仓，然后再进行配料和混
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3.1.4主要原辅材料来源及相关性质 本项目聚酯多元醇树脂的主要原料为二甘醇、己二酸、密胺（三聚氰胺）、苯酐、甘油及氯化亚锡等。聚酯多元醇树脂的主要原料消耗量见表3－7。 表3－7聚酯多元醇树脂原材料消耗情况 PUIR保温板材的主要原料为聚酯多元醇树脂、异氰酸酯、二氯一氟乙烷、30%的醋酸钾、甲基磷酸二甲酯及聚乙烯薄膜等。PUIR保温板材各原料消耗量见表3－8。 表3－8保温板材原材料消耗情况 3.2拟建项目生产工艺及产污环节分析 3.2.1聚酯多元醇树脂生产工艺及产污环节 3.2.1.1生产工艺流程简述 聚酯多元醇树脂的生产流程主要分为四个工段：原料贮存及输送工段、原料聚合工段、成品贮存及包装工段以及辅助工段。聚酯多元醇树脂生产工艺流程详见图3－5。 1、原料贮存及输送工段 外购液体原料经卸料泵卸入原料贮罐待用，粉体固态原料用叉车卸料至原料库贮存待用。
2、原料聚合工段 （1）投料 图3－5聚酯多元醇树脂生产工艺流程图 3.2.2PUIR保温板材生产工艺及产污环节 3.2.2.1PUIR保温板材生产工艺 难燃高性能PUIR保温板材采用连续化生产，生产制度采用24小时轮班制，生产工艺流程见图3－7所示。 聚乙烯薄膜 聚乙烯薄膜 聚乙烯薄膜发泡 成型剪切成品 发泡机聚乙烯薄膜树脂料A 异氰酸酯B配料罐A配料罐泵 预混罐 141b 30%醋酸钾 甲基磷酸二甲酯
图3－7难燃高性能PUIR保温板材生产工艺示意图 1、投料 首先将聚酯多元醇树脂、141b、30%醋酸钾和甲基磷酸二甲酯四组分料按投料配比加入预混罐内于常温常压下搅拌均匀，然后通过泵将搅拌均匀的混合料打入发泡机A配料灌内，再将异氰酸酯按投料配比投入发泡机B配料灌内。 由于PUIR保温板材项目生产所需原材料聚酯多元醇树脂属于聚酯多元醇树脂项目的产品，因此通过管道由聚酯多元醇树脂车间直接连通至PUIR保温板材车间，再根据PUIR保温板材生产的需要，由泵打入预混罐内，其它三组分料则直接由原料贮罐由泵打入预混罐。 2、喷料及成型 聚乙烯薄膜 聚乙烯薄膜 聚乙烯薄膜发泡 成型剪切成品 发泡机聚乙烯薄膜树脂料A 异氰酸酯B配料罐A配料罐泵 预混罐 141b 30%醋酸钾 甲基磷酸二甲酯
预浸料 预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，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。对于复合材料设计师来说，预浸料是具有一定力学性能的结构单元，可用以进行结构设计；对于复合材料工艺工程师来说，预浸料是制造结构的原料，可以直接用以制造各种复合材料构件。 预浸料的一些性能基本上原封不动的带到了复合材料及其构件中，是复合材料性能的基础，复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性能。通常对预浸料的主要要求如下：1.树脂基体和增强体的匹配性好。增强体表面经过处理后和树脂基体具有良好的相容性，以使得复合材料有优良的层间强度。这和增强体的上浆剂有很大关系。2.具有适当的粘性和铺敷性。预浸料的粘性是指在一定温度下自身互相粘贴的能力，同一片预浸料，温度低可能失去粘性，温度高又有粘性，温度相差大约5℃，粘性就会有明显变化，因此粘性试验温度一般确定为20~25℃，同时湿度定为40%~70%。粘性失去时间不长的预浸料，稍许提高温度，粘性得以改善，只要能实现部件的铺贴工艺，试验表明对其力学性能没有太大影响。粘性不宜太大，以便于铺层有误时可以分开重新进行铺贴而预浸料又不至于被损坏；粘性也不能太小，以使得在工作温度下两块预浸料能粘贴在一起不至于分开。遗憾的是，粘性的评价还没有找到一个非常适宜的方法，“感觉”很重要。所谓铺敷性是指预浸料铺层时，使适合于复杂形状模具铺层的能力。就预浸料而言，铺敷法比粘性的要求更高，失去粘性的预浸料铺敷性肯定不合格。3.树脂含量偏差应尽可能低。至少控制在±3%以内，以保证复合材料纤维体积含量和力学性能的稳定性。4.挥发分含量尽可能小。一般在2%以下，以降低复合材料中的孔隙含量，提高复合材料的力学性能。主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以下。5.具有较长的贮存寿命。通常要求室温下的粘性贮存期大于1个月，-18℃下大于12个月，以满足复合材料铺贴工艺和力学性能要求。6.固化成型时有较宽的加压带，即在较宽的温度范围内加压，都可以得到满意的复合材料构件而对性能无明显影响。7.有适当的流动度。流动度表示预浸料在一定温度和压力下成型过程中树脂流动或迁移的能力，它与树脂的粘度和预浸料中树脂含量有关系。预浸料中树脂含量越高，粘度越小，树脂流动度越大。层压件的流动度可以大一些，以便于树脂均匀分布并浸透增强材料；夹层结构流动度应比较小，以使得面板和芯材能牢固的结合在一起。 预浸料的原材料包括增强体和基体，主要的辅助材料是离型纸和压花聚乙烯薄膜。预浸料用增强体主要是碳纤维、芳纶、玻璃纤维以及它们的织物。预浸料用树脂基体包括热固性树脂和热塑性树脂两大类。增强体和结构复合材料常用树脂基体见图1.1和1.2。
第27卷 第6期2007年12月 航 空 材 料 学 报 J OURNA L O F A ERONAU T ICAL MAT ER I AL S V o l 27,N o 6 D ecember 2007 树脂配制方法的改进对双马树脂及预浸料性能影响 张宝艳, 李 敏, 陈祥宝 (北京航空材料研究院,北京100095) 摘要:提出浆料混合法配制热塑性树脂改性聚醚酮(PEK-C )增韧的双马树脂,研究浆料混合法配制的双马树脂及其T 700碳纤维预浸料的基本性能,并与传统热熔法进行比较。结果发现,与传统热熔法相比,浆料混合法显著提高树脂和预浸料的粘性和室温储存稳定性,预浸料由传统的无粘性变成粘性和可操作性良好,室温粘性和力学性能储存期由原来的20天提高到至少三个月以上,并且制备预浸料的涂布头温度和热压辊温度可降低30~40 左右,明显改进了预浸料的制备工艺。复合材料的力学性能和耐热性测试结果表明,改变树脂配制方法对复合材料的力学性能和耐热性没有影响。 关键词:双马树脂;浆料混合法;预浸料;碳纤维复合材料;低成本 中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2007)06-0059-05 收稿日期:2006-03-01;修订日期:2007-01-09作者简介:张宝艳(1967 ),男,研究员。 纤维增强双马来酰亚胺(简称双马,或B M I)树脂基复合材料以高比强、高比模、耐热性高、耐辐射、耐磨以及性能可设计性等许多优点在航空、航天、兵 器、舰船和汽车等领域得到普遍重视,并得到较广泛的应用 [1,2] 。保持双马树脂基复合材料的高韧性和 高耐热性等一直是该种材料过去和现在发展的主要目标。添加高性能热塑性树脂是双马树脂增韧改性的主要手段 [3~5] 。但是,传统的高性能(尤其是高韧 性)双马树脂体系的配制方法主要有如下两种:一种是采用极性溶剂将双马单体、共聚物和热塑性树脂同时溶解制备胶液。然后采用溶剂法(或称湿法)制备成预浸料;采用湿法制备预浸料时,需要使用大量的极性溶剂,对操作人员的身体健康会造成很大损害,对环境也十分不利,而且生产效率低,因而湿法制备预浸料技术越来越受到限制。另一种方法是先将热塑性树脂在高温下溶解于双马单体共聚物如二烯丙基双酚A 中后,再与双马来酰亚胺单体等混合溶解。由于双马来酰亚胺单体本身熔点较高而热塑性树脂又是分子量较大的聚合物,上述传统热熔法配制的纯树脂体系在室温下往往呈固体状态;尽管上述方法配制的树脂可以采用热熔技术制备预浸料,但是由于树脂粘度太高,热熔法制备预浸料十分困难,对工艺辅料如离型纸的耐热性等也有更高的要求,而由其制备的预浸料在室温下硬而无 粘性,铺覆性差,操作不便[5] ,给制备复杂复合材料 构件带来困难。同时,由于树脂体系的各组份分子间以分子级分散,体系反应活性较高,预浸料的室温力学性能储存期一般不超过一个月,所有这些阻碍 了高性能双马树脂基复合材料的更广泛应用。 本研究的目的是针对上述存在的问题,研制一种新型双马树脂体系的配制方法,可适用于热熔法制备预浸料,提高预浸料可操作性,延长预浸料的粘性储存期,改善预浸料制备工艺,适用于制备各种复杂和大型复合材料构件,为双马树脂基复合材料的扩大应用提供关键技术基础。 1 实验材料与方法 1.1 原料 二烯丙基双酚A (DABPA ),工业品,华东理工大学;二苯甲烷双马来酰亚胺(M B M I),工业品,湖北洪湖双马树脂厂;改性聚醚酮(PEK-C ),工业品, 苏州工程塑料厂;碳纤维T700SC -12000-50C (简称T700),日本东丽公司生产。1.2 双马树脂的配制 两种配制方法所用双马树脂体系的组成和配比完全一致,即MB M I DABPA PEK-C =100 87 20(重量比)。 传统热熔法:首先将DABP A 和PE K-C 混合并搅拌,加热到180 使PEK-C 完全溶解后冷却到150 左右恒温,加入MB M I 使其溶解后立即倒出,冷却至室温待用。 浆料混合法:首先将DABPA 加热到70~90