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复合材料制备技术讲义3-预浸料.
预浸料品种多样,能够满足不同成型方法对各类预浸料的要求。
不同规格、品种,不同性能的预浸料已商品化,可以适应国防工业和国民经济各个 部门的应用。
北航材研究院预浸料已被在研先进直升机选用,具有年产100万平方米的生产能力, 窄带预浸机年生产能力90万米。
美国亚利桑那州 ICI合成纤维复合材料公司,生产的977-3型韧化改性预浸渍材料, 被洛克希德公司用来制造F-22战斗机的机体。该项计划包括制造和安装11架F-22飞行试 验机,2架地面试验F-22机体,并对F-22机身中35%的复合材料进行性能测试研究工作。 977-3 改性预浸渍材料,是在宇航结构材料977 型树脂的的基础上,研制成功的一种新 配方。它是一种热固性和热塑性混用复合材料,具有良好的韧性、抗溶剂性,以及高性 能飞机必须具备的湿/性能等。这种新型预浸渍材料,在固化时能把工程热塑材料的刚 性和高温热固材料的特性,有机地融合在一起。ICI公司认为,由于研制成功这种新材 料,因此能与洛克希德公司合作完成为期 5年的项目计划
2.1.3 预浸料物理性能(表2-2) 2.1.4.1 3218Z/EW220复合材料的物理性能(表2-3)
2.1.4.2 层合板燃烧性能
层合板燃烧性能应符合表2—4的规定。 2.2 力学性能
3218Z/玻璃纤维织物层合板的力学性能见表2-5
2.3 工艺性能(表2-6)
2.4 使用性能 3218Z/EW220复合材料已用于某型号机夹层复合材料地板
具有较长的适用期(室温>1个月,-18℃> 6个月); 可准确控制增强材料的含量和排列方向; 成型时应有适当的粘性和铺设性; 挥发分含量尽可能小(一般<2%,主承力构件预浸料<0.8%)
3.3 预浸料的原材料
碳纤维
纤维
玻璃纤维 芳纶纤维
热固性
增强材料
硼纤维 碳纤维织物
基体
织物
预浸料用增强体
(2)热熔法(直接热熔法和胶膜压延法) 直接热熔法
(2)热熔法 胶膜压延法
脱模纸
涂胶辊
聚乙烯薄膜
冷却辊
收含量低,可连续化生产。 缺点;不适合浸渍厚纤维或织物,高粘度树脂难于浸渍。
3.6 预浸设备
北京航空材料研究院自行研制48英寸热熔预浸机
3.6 预浸设备
1.1 牌号及名称 3218Z/EW-220 中温固化环氧树脂/无碱玻璃纤维织物预浸料 3218Z/EW-100 中温固化环氧树脂/无碱玻璃纤维织物预浸料 3218Z/SW-280 中温固化环氧树脂/高强玻璃纤维织物预浸料 3218Z/SW-220 中温固化环氧树脂/高强玻璃纤维织物预浸料 3218Z/SW-110A 中温固化环氧树脂/高强玻璃纤维织物预浸料
滚筒排布机排纱 (或手工涂刷)
预浸料
常温晾置 或加热烘干
基本性能测试
稀释剂 准备
固化剂 准备
N
Y
复合材料构件
达到要求?
贮存
碳纤维无纬布 玻璃纤维无纬布
实例2:商用预浸料
—3218Z中温固化阻燃型环氧树脂玻璃织物预浸料
1.概述
3218Z是中温固化阻燃型环氧树脂。它可与各种玻璃纤维织物 复合制成预浸料,该预浸料可用热压罐法、真空袋法、模压法成 型复合材料。复合材料具有优良的力学性能、阻燃性能、耐环境 性能,可在80℃下长期工作。
和壁板蒙皮。 2.5使用工艺
预浸料制备采用溶液法。 复合材料成型采用热压罐法,固 化工艺见图2-1。
3218Z/EW-220热压罐成型工艺也可以用真空袋压法或模压 法成型。
3 其它 3.1 包装
每卷预浸料应用聚乙烯薄膜包覆并密封,预浸料外包装 应为硬质包装箱,并用软固定隔开,防止碰撞。 3.2 运输
3.5 预浸料制备技术
热固性树脂基体预浸料制备技术 溶液浸渍法 热熔法
热塑性树脂基体预浸料制备技术 溶液浸渍法 热压法——热压机+树脂粉末+增强材料 热熔法 粉末浸渍法-悬浮液浸渍、流态化床浸渍、静电吸附
(1)溶液浸渍法
优点:纤维易被树脂浸透,便于制造薄厚两型预浸料,设 备造价较低。 缺点;需要去除并回收溶剂,树脂体积含量不易控制。
1.2 基本组成
3218Z环氧树脂
无碱玻璃纤维织物
高强玻璃纤维织物。 1.3 材料标准
Q/6S 1842 -2002《3218Z阻燃型环氧树脂溶液》; Q/6S1841 -2002 《玻璃纤维织物/3218Z阻燃型预浸料》 1.4 使用工艺说明书
见Q/6S1841 -2002 《玻璃纤维织物/3218Z阻燃型预浸料》 1.5 供应状态
玻璃纤维织物 芳纶纤维织物 混杂纤维织物
热塑性
预浸料用基体
环氧 酚醛 氰酸酯 双马来酰亚胺 聚酰亚胺 聚砜 聚醚砜 聚苯硫醚 聚醚酰亚胺 聚醚醚酮 聚酰亚胺
单向预浸带
窄预浸带
碳纤维织物预浸料 玻璃纤维织物预浸料
3.4 国内外预浸料制备技术情况
目前预浸料制造已成为一种专门的工艺技术,由专业化工厂进行生产,制造技术有 了很大提高,质量控制得到加强,实现了工艺过程的自动化,以保证产品的稳定性。
复合材料 成型与加工技术
曾竟成 教授 杜 刚 讲师
第3章 复合材料预浸料制备技术 3.1 预浸料定义
又称模塑料,是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续、短切纤维或 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。是 进行铺层设计的基础,也是直接用来制造各种复合材料构件的原料。
3.2 商用预浸料性能要求
北京航空材料研究院窄带预浸机
实例1:无纬布预浸料(单向预浸料)制备技术 滚筒法(溶液浸渍法)制备
1.树脂配方(重量比)
环氧树脂 100
固化剂 二乙烯三胺:8 聚酰胺树脂:50 BF3•MEA:3
稀释剂 120-140 100 120-140
2.工艺流程
无纬布原材料准备
增强 材料
树脂 基体
辅助 材料
成卷供应,宽度900mm,长度50~100m。 1.6 应用概况
已用于某型号机复合材料夹层结构地板和壁板的生产。
1.7 研制及生产单位 北京航空材料研究院研制生产。
2 性能 2.1物理及化学性能 2.1.1 3218Z树脂的性能 (表2-1)
2.1.2预浸料外观 表面平整,颜色均匀一致;树脂分布均匀;无明显富树脂区 和贫树脂区,无皱褶,撕裂或其它永久变形。