CN101492573B - 真空成型大型制品用预浸料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域领域，具体地说是一种真空成型大型制品用预浸料。包括增强纤维、基体树脂和纤维基材，其特征是：增强纤维经基体树脂浸渍，形成一面是基体树脂完全浸透增强纤维，另一面是基体树脂未完全浸透增强纤维的预浸料，其中基体树脂未完全浸透增强纤维的一面，基体树脂的浸渍率为大于等于20％、小于等于95％。

Description

真空成型大型制品用预浸料
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说是一种真空成型大型制品用预浸料。
背景技术
众所周知，纤维增强塑料复合材料因为其具有重量轻、强度高、刚性好、耐疲劳等优异的特点，近年来的应用越来越广泛，特别是大型复合材料制品，在使用中更能充分发挥出复合材料的轻质高强的优势。
在生产大型复合材料制品的生产制造中，由于制品的较长较厚，有的达到几十米，在使用普通预浸料成型时，预浸料各层之间不能紧密的贴实在一起，必然会有少量的空气残留，并且在层间并无排气的通道，使其在抽真空时不能够及时排走，这样多层的预浸料铺覆，残留的空气会逐渐累积增多形成大的空隙，致使制品中会形成空隙，同时使增强纤维发生弯曲，从而严重影响制品的机械性能。
发明内容
本发明所需要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种真空成型大型制品用预浸料，在真空成型大型复合制品过程中易于将层间的空气顺利排出，使大型复合材料制品中没有空隙。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种真空成型大型制品用预浸料，包括增强纤维、基体树脂和纤维基材，增强纤维经基体树脂浸渍，形成一面是基体树脂完全浸透增强纤维，另一面是基体树脂未完全浸透增强纤维的预浸料，其中基体树脂未完全浸透增强纤维的一面，基体树脂的浸渍率为大于等于20％、小于等于95％。
本发明还可通过如下措施来实现：增强纤维是单向纤维、机织物、缝编织物中的任意一种。增强纤维单位面积质量大于等于300g/m2’、小于等于2000g/m2。增强纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维中的一种或几种。基体树脂为热固性树脂。预浸料，其树脂含量大于等于20％、小于等于60％。预浸料未完全被基体树脂浸透一面的表面覆盖一层片状或网状纤维基材。片状或网状纤维基材可以是机织物、编织物、网格布、铺网物、无纺布、缝合片中的任意一种。片状或网状增强纤维基材的单位面积质量为大于等于0.5g/m2’、小于等于80g/m2’。片状或网状纤维基材中的纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、绦纶纤维、锦纶纤维、腈纶纤维中的一种或几种。
本发明的有益效果是：所形成的预浸料一个表面结构密实，另一个表面结构相对松散，并且在基体树脂未完全浸透的一面覆盖一层片状或网状纤维基材，这样在真空成型过程中，预浸料互相之间较松散几乎没有粘合在一起，松散部分的增强纤维组织可以当作导气通道有利于气体的排出，避免预浸料过早粘合导致气体无法排出而形成空隙的情况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本发明的预浸料的剖面图。
图中1.纤维基材，2.基体树脂未完全浸透的增强纤维，3.基体树脂完全浸透的增强纤维。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1
如图1所示，本实施例以环氧树脂组合物加热熔化后，在能够承载树脂的离型纸上均匀地涂覆成单位面积重量为300g/m2的树脂膜，并收卷待用。将单向碳纤维纱束均匀排列成单位面积质量为500g/m2，将涂好的树脂膜与纱束的下面贴合，经加热和/或加压将树脂浸渍到增强纤维中，使基体树脂完全浸渍到增强纤维的一面，形成基体树脂完全浸透的增强纤维3，并控制增强纤维另一面不能完全浸透树脂，形成了基体树脂未完全浸透的增强纤维2，浸渍率控制为80％，形成预浸料，再将单位面积重量为25g/m2的玻璃纤维机织平纹布的纤维基材1，平整地贴合在前述预浸料基体树脂未完全浸透的增强纤维2的一面。
实施例2：将环氧树脂组合物加热熔化后，在离型纸上均匀地涂覆成单位面积重量为320g/m2的树脂膜，并收卷待用。将玻璃纤维均匀排列成单位面积质量为600g/m2，将涂好的树脂膜与纤维的下面贴合，经加热加压合树脂浸渍到纤维中，使增强纤维下表面完全被基体树脂浸透，并控制纤维上表面不能完全浸透树脂，浸渍率控制为90％，再将单位面积重量为6g/m2的三轴向聚酰胺网，平整地贴合在未完全浸透树脂的一面，其中三轴向聚酰胺网所用纱线选用12Tex网格的0°方向纱线间距为10mm，±60°方向纱线的间距为25mm。
实施例3：本实施例将环氧树脂组合物加热熔化后，在能够承载树脂的离型纸上均匀地涂覆成单位面积重量为550g/m2的树脂膜，并收卷待用。将涂好的树脂膜与单位面积为900g/m2三轴向缝编织物的下面贴合，经加热和/或加压将树脂浸渍到增强纤维中，使基体树脂完全浸渍到增强纤维的一面，形成基体树脂完全浸透的增强纤维3，并控制增强纤维另一面不能完全浸透树脂，形成了基体树脂未完全浸透的增强纤维2，浸渍率控制为70％，形成预浸料。
利用本发明制造大型板材制品时，将覆有纤维基材1的预浸料的基体树脂完全浸透的增强纤维3一面贴在模具表面，此时上表面即为有纤维基材1的一面，再将另一块此状态的预浸料以同样方式铺覆在第一块预浸料上(基体树脂完全浸透的增强纤维3与纤维基材1相接触)，以此积层方式一直铺覆56层。用真空袋压法成型，真空表控制在-0.09——-0.1MPa之间，以0.8℃/min的升温速率从室温升温到80℃，保温180分钟，再以0.8℃/min的升温速率从80℃升温到120℃，保温300分钟，由此得到复合材料板，所制得的板经从中间切开后，板的内部没有空隙。
本发明所采用的增强纤维，可以选择碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维中的一种或几种，但是从制品的物理机械性能及其他综合性能的因素考虑，可优先选择碳纤维、玻璃纤维，其中特别优选碳纤维。对于增强纤维的组织结构形态没有特别限制，可以根据制品的设计要求进行选择增强纤维的组织结构形态，可以选择单向纤维束铺层、平纹、斜纹、缎纹的纤维机织物或有不同角度积层后经缝编的多轴向缝编织物等。为保证设计要求及制品性能优选使用单向纤维束铺层或多轴向缝编织物。增强纤维单位面积质量大于等于300g/m2’、小于等于2000g/m2。
作为预浸料中的基体树脂为热固性树脂，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、乙烯基树脂等，但是从操作工艺性及固化特性等方面考虑，优选环氧树脂。
热固性树脂组合物，其在120℃下的凝胶时间小于等于40min，其在2℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于5Pa.s，其在1℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于10Pa.s，其在10℃/min升温速率下的未固化Tg小于等于10℃，其在10℃/min升温速率下的热焓值小于等于450J/g大于等于100J/g。
作为预浸料中的片状或网状纤维基材所选用的纤维，可以使用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、绦纶纤维、锦纶纤维、腈纶纤维中的一种或几种。片状或网状纤维基材的组织结构可以是机织物、编织物、网格布、铺网物、无纺布、缝合片等，其中优选机织物、网格布和铺网物。片状或网状增强纤维基材的单位面积质量为大于等于0.5g/m2’、小于等于80g/m2’。
本发明中所述的预浸料，一个表面的增强纤维完全浸渍树脂，另外个表面浸渍率必须保证在大于等于20％、小于等于95％，并可在未完全浸渍树脂的一面覆有一层纤维基材。预浸料，其树脂含量大于等于20％、小于等于60％。
这样才能确保在真空压力成型时，预浸料的层与层之间有排气通道，这里所述的排气通道即是树脂未浸渍纤维部分与片状或网状纤维基材成为空气的通道部分。但是如果未浸渍纤维过多和/或片状或网状纤维基材过厚或质量过大，在真空成型固化时，树脂就不能将未浸渍树脂的纤维及片状或网状纤维基材完全浸渍，从而成型后的制品内部会有孔隙、干纱等，影响制品的性能。通过对浸渍率的研究发现浸渍在一个适当的范围并且表面的纤维基材控制在一定的质量和厚度范围内，就即能够在真空成型时形成排气通道，又能使树脂在固化成型时完全浸透纤维，从而完成本发明。

Claims (2)

1. 一种真空成型大型制品用预浸料，包括增强纤维、基体树脂和纤维基材，其特征是：增强纤维经基体树脂浸渍，形成一面是基体树脂完全浸透增强纤维，另一面是基体树脂未完全浸透增强纤维的预浸料，其中基体树脂未完全浸透增强纤维的一面，基体树脂的浸渍率大于等于20%，小于等于95%，预浸料中树脂含量大于等于20％、小于等于60％且在未完全被基体树脂浸透一面的表面覆盖有一层单位面积质量大于等于0.5g/m2、小于等于80g/ m2的片状或网状纤维基材。
2.根据权利要求1所述真空成型大型制品用预浸料，其特征在于所说的增强纤维是单向纤维、机织物、缝编织物中的任意一种。
3. 根据权利要求1所述真空成型大型制品用预浸料，其特征在于所说的增强纤维单位面积质量大于等于300g/㎡、小于等于2000g/㎡。
4. 根据权利要求1所述真空成型大型制品用预浸料，其特征在于所说的增强纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述真空成型大型制品用预浸料，其特征在于所说的基体树脂为热固性树脂。
6. 根据权利要求1所述真空成型大型制品用预浸料，其特征在于所说的片状或网状纤维基材可以是机织物、编织物、网格布、铺网物、无纺布、缝合片中的任意一种。
7. 根据权利要求1所述真空成型大型制品用预浸料，其特征在于所说的片状或网状纤维基材中的纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、涤纶纤维、锦纶纤维、腈纶纤维中的一种或几种。
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