CN108943772A - 一种高性能复合材料片材的快速制备方法 - Google Patents

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张宝艳
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杜宇
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Abstract

本发明公开了一种高性能复合材料片材的快速制备方法。包括以下步骤：采用胶膜机制备快速固化树脂高精度胶膜，使用增强材料以及上下两层树脂胶膜通过预浸机复合固化成型；在复合材料片材固化牵引后端加入切割装置，将片材切割成所需宽度，对片材进行收卷。本方法具备树脂含量高精度可控，并满足片材快速制备的要求。

Description

一种高性能复合材料片材的快速制备方法
技术领域
本发明涉及机加工领域，具体地说是一种高性能复合材料片材的快速制备方法。
背景技术
纤维增强复合材料因其轻质高强以及耐腐蚀等优异特点已经在航空航天及土木建筑等领域大量应用。复合材料片材作为复合材料型材中的重要组成部分，已经被广泛应用于桥梁加固、建筑修补、夹芯结构面板、表面装饰及刮板等诸多领域。
热压罐成型方法是高性能复合材料片材成型的主要方法之一，但热压罐投资成本大，能耗高，不利于复合材料片材的低成本化发展。目前，低成本复合材料片材的主要生产工艺方法包括拉挤成型工艺及模压成型工艺，拉挤成型工艺多用于单向纤维型材的连续制造，型材尺寸受模具影响，同时要求树脂具备快速固化的特点；模压成型工艺多使用预浸料按既定铺层进行压制，片材尺寸受模压模具限制，成型时间受树脂固化时间限制，同时需要使用中间材料预浸料，成本升高。
发明内容
本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种高性能复合材料片材的快速制备方法。该方法可实现树脂在预浸机运行过程中的固化，获取尺寸稳定的高性能复合材料片材。实现片材尺寸稳定性可控、连续化生产及多样化制备的需求，满足复合材料片材连续化生产的需求。
为实现以上技术目的，本发明一种高性能复合材料片材的快速制备方法，包括以下步骤：
（1）采用胶膜机制备快速固化树脂高精度胶膜，胶膜面密度控制在（30~120）±2g/m2，胶膜制备温度为65~75℃，胶膜涂敷在聚四氟乙烯膜上，覆膜使用PE珠光膜，胶膜制备速度8~15m/min；
（2）使用增强材料以及上下两层树脂胶膜通过预浸机复合固化成型；
（3）在复合材料片材固化牵引后端加入切割装置，将片材切割成所需宽度，对片材进行收卷。
作为优选，所述步骤（2）中，控制第一对热辊温度低于树脂固化温度20℃，仅施加重力，不加压，第一热板温度设定为比树脂固化温度低20℃，第二对热辊温度设置温度为树脂固化温度，加压1~2MPa，第二热板、第三热板及第三、第四对热辊温度设定为树脂固化温度，第三对热辊加压1~2MPa，制备速度0.5~2.5m/min。
作为表面膜的聚四氟乙烯膜在固化后直接揭除。
作为优选，所述增强材料选自纤维、纤维织物或纤维毡的一种或多种，片材厚度可在0.03~3mm间可调节。
作为优选，所述纤维选自玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维，所述纤维织物选自玻璃纤维织物、碳纤维织物或石英纤维织物，所述纤维毡选自碳纤维毡或玻璃纤维毡。
上述方案中，使用聚四氟乙烯膜代替离型纸作为材料的表面膜，在固化后，直接揭除薄膜，使用薄膜可解决离型纸在材料固化后无法脱模的问题，同时可有效保证复合材料片材表面光洁度。
本发明中设计的胶膜机及预浸机为预浸料的生产设备。预浸料作为一种复合材料重要的前驱体，使用高精度胶膜与纤维及织物复合，具备树脂含量高精度可控、纤维准直度面密度可调节等诸多优点，可以有效保证材料性能的充分利用。预浸机及配套胶膜机作为预浸料的生产设备，技术已相对成熟，已被广泛用于生产纤维及织物预浸料。同时，中航复合材料有限责任公司配套研发了适用于预浸料制备的ACTECH1201快速固化树脂体系，该体系可在130℃下15min或者150℃下5min快速固化，满足片材快速制备的要求。
具体实施方式
为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
实施例1：
使用150℃/5min中温快速固化树脂制备碳纤维平纹织物片材，片材厚度0.2mm，树脂含量预期35%±5%。首先，使用胶膜机制备树脂胶膜，面密度为53±2g/m2，胶膜制备温度为70℃，胶膜制备速度为10m/min，胶膜涂覆在聚四氟乙烯膜上，覆膜使用PE珠光膜。使用200g/m2纤维面密度的碳纤维平纹织物，使用预浸机将织物与胶膜进行复合固化，第一对热辊温度设定为130℃±5℃、第一热板温度设定为130±5℃，第二对热辊温度设置温度为150±3℃，加压1~2MPa，第二热板、第三热板、第三对、第四对热辊温度设定为150±3℃，加压1~2MPa，车速设定为1.5m/min。收卷后的得到0.2mm厚碳纤维平纹织物片材。
实施例2：
使用180℃/5min中温快速固化树脂制备碳纤维平纹织物片材，片材厚度0.2mm，树脂含量预期35%±5%。首先，使用胶膜机制备树脂胶膜，面密度为53±2g/m2，胶膜制备温度为70℃，胶膜制备速度为10m/min，胶膜涂覆在聚四氟乙烯膜上，覆膜使用PE珠光膜。使用200g/m2纤维面密度的碳纤维平纹织物，使用预浸机将织物与胶膜进行复合固化，第一对热辊温度设定为150℃±5℃、第一热板温度设定为160±5℃，第二对热辊温度设置温度为180±3℃，加压1~2MPa，第二热板、第三热板、第三对、第四对热辊温度设定为180±3℃，加压1~2MPa，车速设定为1.5m/min。收卷后的得到0.2mm厚碳纤维平纹织物片材。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高性能复合材料片材的快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用胶膜机制备快速固化树脂高精度胶膜，胶膜面密度控制在（30~120）±2g/m2，胶膜制备温度为65~75℃，胶膜涂敷在聚四氟乙烯膜上，覆膜使用PE珠光膜，胶膜制备速度8~15m/min；
（2）使用增强材料以及上下两层树脂胶膜通过预浸机复合固化成型；
（3）在复合材料片材固化牵引后端加入切割装置，将片材切割成所需宽度，对片材进行收卷。
2.根据权利要求1所述的高性能复合材料片材的快速制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，控制第一对热辊温度低于树脂固化温度20℃，仅施加重力，不加压，第一热板温度设定为比树脂固化温度低20℃，第二对热辊温度设置温度为树脂固化温度，加压1~2MPa，第二热板、第三热板及第三、第四对热辊温度设定为树脂固化温度，第三对热辊加压1~2MPa，制备速度0.5~2.5m/min。
3.根据权利要求1所述的高性能复合材料片材的快速制备方法，其特征在于：作为表面膜的聚四氟乙烯膜在固化后直接揭除。
4.根据权利要求1所述的高性能复合材料片材的快速制备方法，其特征在于：所述增强材料选自纤维、纤维织物或纤维毡的一种或多种，片材厚度可在0.03~3mm间可调节。
5.根据权利要求1所述的高性能复合材料片材的快速制备方法，其特征在于：所述纤维选自玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维，所述纤维织物选自玻璃纤维织物、碳纤维织物或石英纤维织物，所述纤维毡选自碳纤维毡或玻璃纤维毡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102875764A (zh) * 2012-09-13 2013-01-16 郑州精益达汽车零部件有限公司 一种用于客车空调风道封板的玻璃纤维增强聚氨酯片材及其制备方法
CN104002523A (zh) * 2014-04-17 2014-08-27 苏州苏月新材料有限公司 一种阻燃碳纤维预浸料及制备方法
CN106519274A (zh) * 2016-10-28 2017-03-22 江苏恒神股份有限公司 新型胶接用预浸料的生产工艺

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