中國(guó)粉體網(wǎng)訊  預(yù)浸料是指樹(shù)脂基體在嚴(yán)格控制含量條件下浸漬增強(qiáng)材料，制得的具有均勻纖維面密度的樹(shù)脂基體和增強(qiáng)材料的組合物，是制備復(fù)合材料的一種重要的中間過(guò)渡基材。

樹(shù)脂和纖維是復(fù)合材料組成基礎(chǔ)，預(yù)浸料質(zhì)量好壞直接影響復(fù)合材料的性能優(yōu)劣。采用預(yù)浸料制備復(fù)合材料能有效改善制品強(qiáng)度、耐腐蝕、疲勞壽命、耐沖擊性，提高可設(shè)計(jì)性及制件輕量化水平。

根據(jù)樹(shù)脂基體品種的不同，預(yù)浸料分為熱固性和熱塑性兩種。熱固性預(yù)浸料主要是由環(huán)氧樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂、雙馬樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂等熱固性基體材料與增強(qiáng)材料復(fù)合制備的中間材料，在航空航天、軌道交通、體育用品等領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用數(shù)十年，但熱固性預(yù)浸料自身也存在損傷容限低、加工周期長(zhǎng)、吸濕性等缺點(diǎn)，且由于熱固性樹(shù)脂有交聯(lián)性，使復(fù)合材料不能重新熔融塑化，且易與其他材料結(jié)合使用，存在回收困難的難題。

熱塑性預(yù)浸料主要是由聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚酰胺、聚丙烯、聚苯硫醚等熱塑性樹(shù)脂與增強(qiáng)材料復(fù)合制備的中間材料。熱塑性復(fù)合材料有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐沖擊韌性好、貯存期長(zhǎng)、成型效率高、易回收再利用，在航空、航天、武器裝備、交通運(yùn)輸、汽車(chē)制造等領(lǐng)域已取得廣泛應(yīng)用。根據(jù)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸纖維方式的不同，熱塑性預(yù)浸料的制備工藝分為溶液浸漬法、熔融浸漬法、粉末浸漬法、薄膜疊層浸漬法和纖維樹(shù)脂混合浸漬法等。

熱塑性碳纖維  圖源：無(wú)錫智上新材料科技有限公司

熱塑性預(yù)浸料制備工藝方法

溶液浸漬法

溶液浸漬法是用一種或多種有機(jī)溶劑配成溶液，將熱塑性樹(shù)脂完全溶解于溶液中制成樹(shù)脂溶液，然后將纖維或織物等增強(qiáng)體浸泡在樹(shù)脂溶液中進(jìn)行浸漬，最后使用干燥箱等加熱設(shè)備蒸發(fā)去除其中的有機(jī)溶劑，即得到溶液浸漬法預(yù)浸料。溶液浸漬法具有生產(chǎn)設(shè)備裝置簡(jiǎn)單、故障率低、能耗低、制造成本低、預(yù)浸料的長(zhǎng)度不受限制、樹(shù)脂對(duì)纖維浸潤(rùn)較充分等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在溶劑揮發(fā)、生產(chǎn)環(huán)境異味大、回收難等問(wèn)題。

溶液浸漬法制備預(yù)浸料的流程圖

熔融浸漬法

熔融浸漬法為首先用紗架、展紗輥通過(guò)碾壓、增加張力等方式將纖維束充分展開(kāi)并分布均勻，纖維經(jīng)過(guò)加熱裝置預(yù)熱后進(jìn)入浸漬區(qū)，在一定的溫度下樹(shù)脂熔融，進(jìn)而浸潤(rùn)纖維，通過(guò)壓輥施加一定的壓力可控制樹(shù)脂含量，最后通過(guò)冷卻環(huán)節(jié)收卷制成預(yù)浸料。熔融浸漬法與溶液浸漬法的區(qū)別在于，前者適用于耐溶劑型熱塑性樹(shù)脂，要求熱塑性樹(shù)脂熔融溫度低，并且在熔融狀態(tài)時(shí)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有較高的表面張力，對(duì)纖維束的展紗分散能力要求高。熔融浸漬法制備的預(yù)浸料樹(shù)脂含量控制程度高、成型復(fù)合材料的孔隙率低，但長(zhǎng)時(shí)間高溫浸漬對(duì)預(yù)浸料的力學(xué)性能有較大的影響。

熔融浸漬法制備熱塑性預(yù)浸料的流程圖

粉末浸漬法

粉末浸漬法是將熱塑性樹(shù)脂粉碎成微米級(jí)，在纖維表面均勻覆蓋微米級(jí)樹(shù)脂粉末，經(jīng)過(guò)加熱系統(tǒng)使樹(shù)脂熔融與纖維充分浸潤(rùn)復(fù)合成一體，從而制得預(yù)浸料。粉末浸漬法分為濕法粉末浸漬法 ( 粉末懸浮法) 和干法粉末浸漬法。

薄膜疊層浸漬法

薄膜疊層浸漬法 ( 或疊層模壓法) 是先將樹(shù)脂擠出做成薄膜，再將薄膜與纖維采用層層鋪放堆疊，最后通過(guò)熱壓方式將熱塑性樹(shù)脂熔融充分浸漬纖維職稱預(yù)浸料。

薄膜疊層浸漬法制備預(yù)浸料的流程圖

纖維樹(shù)脂混合浸漬法

纖維樹(shù)脂混合浸漬法 ( 或纖維混合法) 是先將熱塑性樹(shù)脂制造為纖維形狀，再與增強(qiáng)纖維混合制成纖維束或者混合紗、編織物、混合料，因以紗線形式混合，浸漬更加充分，樹(shù)脂含量得到較好的控制，成型方式多采用纏繞成型，具有成型效率高的特點(diǎn)，多應(yīng)用在復(fù)雜型面的產(chǎn)品上。

熱塑性預(yù)浸料應(yīng)用領(lǐng)域

熱塑性預(yù)浸料常溫下具有性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，受貯存壽命的限制極小，使熱塑性預(yù)浸料在制備復(fù)合材料制件的過(guò)程中有較寬的工藝窗口，具備進(jìn)一步降低成本及可回收再利用的批量化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，故在航空航天等對(duì)輕量化、低成本均有較高需求的領(lǐng)域得到快速發(fā)展。熱塑性復(fù)合材料不僅具有優(yōu)良的機(jī)械性能，還具有雷達(dá)傳輸與吸波等突出特性，已在不同型號(hào)飛機(jī)上應(yīng)用的重要零部件有貨艙地板、垂尾、水平尾、起落架艙門(mén)、扭矩盒、翼肋、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣罩、設(shè)備機(jī)架側(cè)板、增壓隔框等。

熱塑性復(fù)合材料不僅力學(xué)性能優(yōu)異而且可回收再利用，是可重復(fù)使用航天器的理想材料，在加筋壁板結(jié)構(gòu)、大型運(yùn)載火箭的殼體結(jié)構(gòu)、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、太陽(yáng)能飛機(jī)機(jī)翼和外殼、飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、衛(wèi)星天線及其支撐結(jié)構(gòu)、適配器等航天結(jié)構(gòu)件上得到大量應(yīng)用，表現(xiàn)出了優(yōu)異的減重及高耐溫效果，很多熱塑性復(fù)合材料成果已經(jīng)轉(zhuǎn)化成熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)線，為我國(guó)航天事業(yè)提供材料支撐。

參考來(lái)源：

岳偉等，熱塑性預(yù)浸料的制備技術(shù)及研究進(jìn)展

皮展鵬等，增材制造用碳纖維預(yù)浸料制備技術(shù)研究進(jìn)展

李博瀾，碳纖維增強(qiáng)聚醚酮酮復(fù)合材料的溶液法制備技術(shù)及其拉伸性能研究

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/留白）

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