熱熔預(yù)浸料預(yù)浸工藝研究.pdf

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1、2014年第5期玻璃鋼／復(fù)合材料59熱熔預(yù)浸料預(yù)浸工藝研究韓成智，張藝萌，凌輝，程雷(航天材料及工藝研究所，北京100076)摘要：采用幅寬300ram熱熔預(yù)浸機(jī)，對碳纖維／環(huán)氧樹脂熱熔預(yù)浸料制作過程中預(yù)浸溫度、平壓輥間隙、預(yù)浸速度等影響預(yù)浸料質(zhì)量的主要工藝參數(shù)進(jìn)行研究。對含浸過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，得到適合該設(shè)備型號制作碳纖維／環(huán)氧樹脂熱熔預(yù)浸料的工藝參數(shù)優(yōu)化值：預(yù)浸溫度控制為100—105℃，預(yù)浸速度控制為4—5m／min，間隙為380～400p．m之間，冷卻板溫度控制在l6℃左右，收卷張力控制為300N／m。關(guān)鍵詞：熱熔預(yù)浸料；預(yù)浸溫度；預(yù)浸速度；平壓輥間中圖分類號：T

2、B332文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003—0999(2014)05—0059—05l前言試驗(yàn)所選用的碳纖維為日本東麗公司制T700—預(yù)浸料的制造方法主要有濕法、干法和粉末法12k碳纖維。等，干法又稱膠膜法、熱熔法。將預(yù)浸料的制備過程2．2試驗(yàn)設(shè)備和儀器分成兩部分，首先要制造一定寬度的均勻、平整的樹試驗(yàn)選用幅寬300mm干法預(yù)浸機(jī)，山東威海宏脂膠膜，然后用所制膠膜在一定溫度、壓力下與一定程機(jī)電有限公司制造；千分尺：測量范圍為0～數(shù)量的纖維進(jìn)行復(fù)合預(yù)浸，最終制備出符合要求的25ram，分度值為0．Olmm；電子秤：Max400g，Minl00g。預(yù)浸料。熱熔預(yù)浸料制作不含溶劑，有利于

3、制成低空隙含量的高性能復(fù)合材料J。在預(yù)浸料這一領(lǐng)域2．3測試或表征里的新發(fā)展，就像采用新纖維一樣，具有重大意義_2J。預(yù)浸料纖維面密度測試按照如下公式：近年來，復(fù)合材料在軍工和民用領(lǐng)域有大量使Aw=(G1一)／(L1×L2)(1)用，因此客觀上需要有批量化、大規(guī)模生產(chǎn)熱熔預(yù)浸式中，Aw為纖維面密度；G1為100×100ram預(yù)料的能力。由此在批產(chǎn)過程中對預(yù)浸料質(zhì)量的要求浸料質(zhì)量；62為溶劑清洗后預(yù)浸料質(zhì)量；L1為無緯就凸現(xiàn)出來了，而預(yù)浸料制備工藝參數(shù)的控制對預(yù)布的寬度；L2為無緯布的長度。浸料質(zhì)量的影響具有關(guān)鍵性作用，因此對預(yù)浸料制預(yù)浸料樹脂含量按照J(rèn)C／T780-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)

4、行備工藝參數(shù)控制的研究有著重要的意義j。測試。2試驗(yàn)部分2．1試驗(yàn)原材料3結(jié)果與討論試驗(yàn)所選用的樹脂為自制耐高溫環(huán)氧樹脂，其3．1預(yù)浸溫度對預(yù)浸料質(zhì)量的影響性能指標(biāo)如表1所示。預(yù)浸料排制規(guī)格的目標(biāo)值為：纖維面密度表1環(huán)氧樹脂體系性能指標(biāo)165g／m，樹脂含量34％，預(yù)浸料厚度約在0．16～Table1Thepropertiesepoxyresin0．17mm之間，在其他參數(shù)不變的情況下，預(yù)浸溫度項(xiàng)目指標(biāo)變化時，預(yù)浸料的性能見表2。粘度(704-2qC)凝膠時間(1804-2qC)軟化點(diǎn)收稿日期：2014-01-08基金項(xiàng)目：國防基礎(chǔ)科研項(xiàng)目(A0320131001)作者簡介：韓成

5、智(1976一)，男，碩士，工程師，主要從事樹脂基復(fù)合材料方面的研究。2014年第5期玻璃鋼／復(fù)合材料63由表5中數(shù)據(jù)可知，預(yù)浸工藝優(yōu)化后，材料拉伸熱量就會增大，樹脂流動性大，容易造成纖維游離，性能和壓縮性能提高，離散系數(shù)降低，即材料力學(xué)性從而使預(yù)浸料中的纖維發(fā)生扭曲、交叉；能的穩(wěn)定性提高。這主要是由于采用優(yōu)化的工藝參(3)平壓輥間隙大，纖維不易展開，從而影響纖數(shù)，纖維不易游離、交叉等，使得纖維的取向度提高，維面密度的均勻分布；平壓輥間隙小，容易造成樹脂纖維在預(yù)浸料中的分布也較前更為均勻；同時，優(yōu)化固化和流失，預(yù)浸料表面會出現(xiàn)褶皺變形；后復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度提高，說明碳纖維與樹

6、(4)針對本文研究所使用的熱熔預(yù)浸料設(shè)備及脂的界面結(jié)合較好，采用優(yōu)化的工藝參數(shù)浸漬得更預(yù)浸料種類，得到的優(yōu)化預(yù)浸工藝參數(shù)：預(yù)浸溫度控加充分引。制為100—105~C，預(yù)浸速度控制為4—5m／min，間隙為380—400p．m之間，冷卻板溫度控制為16℃左右，5結(jié)論收卷張力控制為300N／m。預(yù)浸溫度、預(yù)浸速度等工藝參數(shù)對預(yù)浸料質(zhì)量參考文獻(xiàn)有著決定性作用，如果預(yù)浸工藝參數(shù)控制不好，預(yù)浸[1]沃西源．預(yù)浸料的類型、特性與制造技術(shù)[J]．航天返回與遙感，料就會出現(xiàn)鼓泡、溢膠、起毛、閃縫、纖維游離、交叉1998，(3)：36-40．等缺陷問題，使預(yù)浸料質(zhì)量惡化。由于熱熔預(yù)浸料[2]于素梅

7、，孫綠洲，朱延松．精密碳纖維預(yù)浸設(shè)備的研制[J]．紡織機(jī)械，2010，-(6)：31-34．生產(chǎn)是大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，如果出現(xiàn)問題，就會造成很[3]劉寶鋒，沈超，李佩蘭．窄帶預(yù)浸料制備工藝研究[J]．熱固大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)針對不同的性樹脂，2003，(6)：16—18．樹脂、纖維牌號預(yù)浸料，對預(yù)浸工藝進(jìn)行深入研究，[4]楊濤，高殿斌，楊公源．寬幅預(yù)浸料用膠膜制備技術(shù)研究[J]．得到適宜該種類預(yù)浸料的可靠工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，從而玻璃鋼／復(fù)合材料，2008，(4)：33-35