一种预浸料及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种预浸料及其制备方法，由树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成，预浸料浸润度为70～90％。本发明专利技术上下完全浸润、中部部分浸润的预浸料，将干纤维留在预浸料内部，可以保证预浸料与常规预浸料相同的铺覆性，铺层时也不需要特别区分预浸料的表面状态，铺覆工艺性好，施工方便。

A prepreg and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种预浸料及其制备方法
本专利技术涉及一种预浸料及其制备方法，特别是一种适用于OOA(非热压罐)工艺的预浸料及其制备方法，属于预浸料制备

技术介绍
树脂基复合材料比强度、比模量高的特点使其在航空航天上获得了广泛应用，随着复合材料用量和产品尺寸的逐渐增大，以传统热压罐和模压为主的成型工艺，其高昂的设备投资、昂贵的工艺成本和不利于一体化整体成型的缺点日益显露，无法满足高性能复合材料产品低成本制造、一体化整体成型的需求，阻碍了复合材料的进一步扩大应用。以VARI为代表的液态成型在低成本制造和一体化整体成型上具有较大的优势，但其制造的复合材料产品纤维体积含量低，性能较差，无法满足航空航天领域对高性能复合材料的需求。现有热熔法工艺制备的传统双面浸胶预浸料不适用非热压罐OOA工艺，在成型时气体无法顺利排出，造成复合材料中缺陷，孔隙率高达5％～20％，复合材料力学性能较差。为解决以上问题，早期存在一种单面树脂胶膜的部分浸润预浸料，虽然其满足高性能复合材料的非热压罐OOA工艺，但由于其将干纤维留在预浸料表面，所以存在有干纤维的一面铺覆性较差，铺层时需要特别注意干纤维表面的位置，否则容易出错导致产品报废的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种易于铺层、提高复合材料合格率的适用于OOA工艺的预浸料及其制备方法。本专利技术的技术解决方案：一种预浸料，由树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成。一种预浸料，由含有纳米纤维或功能填料的树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成；纳米纤维或功能填料添加量不低于树脂基体质量的0.5％。一种预浸料制备方法，通过以下步骤实现：第一步，准备预浸料用树脂基体和纤维；第二步，采用第一步准备的树脂基体和纤维热熔法制备预浸料，预浸料浸润度为70～90％。一种预浸料的制备方法，通过以下步骤实现：第一步，准备含纳米纤维或功能填料的预浸料用树脂基体和纤维，纳米纤维添加量不低于树脂基体质量的0.5％；第二步，采用第一步准备的含纳米纤维或功能填料的树脂基体和纤维热熔法制备预浸料，预浸料浸润度为70～90％。本专利技术与现有技术相比的有益效果：(1)本专利技术上下完全浸润、中部部分浸润的预浸料，将干纤维留在预浸料内部，可以保证预浸料与常规预浸料相同的铺覆性，铺层时也不需要特别区分预浸料的表面状态，铺覆工艺性好，施工方便；(2)本专利技术部分浸润预浸料由于有内部的干纤维充当导气通道，在真空压力下就可将预浸料内的气体排出，使复合材料内部致密化，在较低的成型压力下，得到具有良好内部质量的复合材料产品；(3)本专利技术设备投资小，综合制造成本低，采用本专利技术的部分浸润预浸料，不需要投资价格昂贵的热压罐和热压机，设备投资小，也不需要热压罐的高能耗和高昂的金属模具，综合制造成本低；(4)本专利技术具有自粘接能力的预浸料制备夹芯材料时，更高的减重效率、节约材料成本，本专利技术复合材料面板与芯材间不需要添加结构胶膜或者提高预浸料的树脂含量，只需要采用正常树脂含量的预浸料，就可得到高粘接强度的夹层结构复合材料，可节省胶膜或者减少树脂用量，降低材料成本和进一步减轻产品重量。附图说明图1为本专利技术预浸料结构示意图；图2为本专利技术工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实例及附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术如图1所示，提供一种预浸料，由树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成。本专利技术通过控制预浸料成型时的温度和压力，控制非浸润纤维的含量，达到对预浸料浸润度的要求。浸润度要求70％～90％，浸润度是指浸润树脂的纤维含量占总纤维含量的百分比。不连续的非浸润纤维区域占中部部分浸润层的40～60％，中部部分浸润层占预浸料总量1/3到1/2。本专利技术采用双层树脂膜制备预浸料时，通过控制热熔法工艺中的温度和压力，使中部的纤维只有部分被树脂基体浸润，保存了非浸润纤维区域，而预浸料上、下为浸润层，纤维被树脂基体完全浸润，保证其具有与普通常规预浸料相同的铺覆工艺性，中部树脂基体对纤维进行部分浸润，被浸润的纤维提供预浸料铺层时的刚度，未浸润的纤维充当导气通道，保证铺层时复合材料内部的气体可以顺利排出，即使仅在真空压力下，也能得到致密化的复合材料。本专利技术在采用双层树脂膜制备预浸料时，为了在中部得到合适的部分浸润层，通过控制树脂基体的粘度和预浸料的复合压力来实现，本领域技术人员可以根据本专利技术要求的浸润度来选择所需的复合温度和压力。进一步优选，树脂基体与纤维复合成预浸料时，选择合适的复合温度更为重要，优选使树脂基体在该复合温度下的粘度处于15000mPa.s～30000mPa.s之间，同时调整复合压力，以保证树脂基体对纤维仅处于70％～90％的部分浸润状态，从而达到如图1所示的微观结构效果。粘度在本专利技术优选范围内变化对后续复合材料成型影响不大，可忽略不计，压力根据预浸料的浸润度进行适度调整，最终以预浸料的浸润度作为本专利技术的核心衡量指标。在本专利技术要求的浸润度范围内，相同条件下，调整浸润度对后续制品的性能影响不大，可忽略不计。若复合温度选取不合适，通过复合压力的调整来达到本专利技术浸润度要求的部分浸润预浸料较为困难，若复合温度太低，复合时树脂基体粘度太高，远高于本专利技术优选范围，树脂浸润性差，在预浸料设备可调整的压力范围内，复合压力可调空间较小，工艺性较差，预浸料制备过程中容易造成预浸料中间的干纤维过多，使得预浸料铺覆性太差不具有实用性；若复合温度太高，复合时树脂基体粘度太低，远低于本专利技术优选范围，在很低的复合压力下，树脂基体就可能完全浸润纤维，从而导致预浸料中没有干纤维区域，变成了全部浸润的预浸料，在后续复合材料成型过程中，复合材料内部的气体无法顺利排出，不能制备出符合内部质量要求的复合材料，无法适用于OOA工艺。本专利技术对树脂基体种类没有特殊要求，根据复合材料性能要求来选择其种类，只要是能满足热熔法制备预浸料的树脂种类均可，如环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。本专利技术采用的纤维为连续纤维，对纤维种类和形式没有特殊要求，根据复合材料性能要求来选择其种类和形式。纤维种类可以为玻璃纤维、碳纤维或者芳纶纤维等中的一种或者几种的混合物，纤维的形式可以是单向纤维、平纹织物、斜纹织物或者缎纹织物等。本专利技术预浸料中树脂基体和纤维含量为热熔法制备预浸料的公知技术，本领域技术人员可以根据生产需要进行调整。一般连续纤维的质量百分比为55～75wt％，树脂基体的质量百分比为25～45wt％。纤维为单向纤维时优选比例纤维为65～70％、树脂基体为30～35％；纤维为纤维织物优选比例纤维为60本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预浸料，其特征在于：由树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成，预浸料浸润度为70～90％。/n

【技术特征摘要】
1.一种预浸料，其特征在于：由树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成，预浸料浸润度为70～90％。


2.根据权利要求1所述的一种预浸料，其特征在于：所述的树脂基体在热熔法制备预浸料时的粘度为15000mPa.s～30000mPa.s。


3.根据权利要求1所述的一种预浸料，其特征在于：所述的非浸润纤维区域占中部部分浸润层的40～60％，中部部分浸润层占预浸料总量1/3到1/2。


4.一种预浸料，其特征在于：由含有纳米纤维或功能填料的树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成，预浸料浸润度为70～90％，所述的纳米纤维或功能填料添加量不低于树脂基体质量的0.5％。


5.根据权利要求4所述的一种预浸料，其特征在于：所述的含有纳米纤维或功能填料的树脂基体在热熔法制备预浸料时的粘度为15000mPa.s～30000mPa.s。


6.根据权利要求4所述的一种预浸料，其特征在于：所述的不连续的非浸润纤维区域占中部部分浸润层的40～60％，中部部分浸润层占预浸料总量1/3到1/2。


7.根据权利要求4所述的一种预浸料，其特征在于：所述的纳米纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧秋仁，唐中华，董大为，张帅，陈哲明，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11