[发明专利]复合材料用的预浸料真空辅助制造方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料用的预浸料制造方法和装置。

背景技术

增强纤维或织物与热固性树脂混合后，经固化后成为复合材料。复合材料广泛地应用于航空，汽车，建筑和运动器材等领域。预浸料是常用的制造复合材料的中间产品。

预浸料为柔韧的宽带。该宽带系由增强纤维或织物为涂复在离型薄膜上的热固性树脂所浸润，然后树脂部分固化而制成。表面覆以离型薄膜后成为中间产品，可用于制造复合材料产品。

在复合材料产品的制造过程中，一定数量和形状的预浸料除去覆盖的离型薄膜叠合后放入相应模具。然后施加一定的压力和温度，上述叠合的预浸料便在压力之下加热固化成为所需的复合材料产品。

目前，常规的制造预浸料的过程包括如下步骤：

液态热固性树脂涂覆到第一层离型薄膜上面。离型薄膜通常为防粘纸或聚乙烯薄膜。涂覆树脂的离型薄膜与另一层涂覆或不涂覆树脂的离型薄膜输入一对滚筒之间。与其同步，与树脂层等宽的增强纤维或织物也夹入上述两层薄膜之间输入上述一对滚筒。第一层薄膜，增强纤维或织物和第二层薄膜叠合后经过压力滚筒和加热板。在压力和温度之下，增强纤维或织物为薄膜上的树脂所浸润。最后经过冷却收卷成为预浸料备用。

众所周知，树脂必须充分浸润增强纤维或织物才能制造性能优异的复合材料制品。为达到充分的浸润，树脂的初始粘度必须要低，而温度和压力必须要高。如上诸因素，使得树脂的选择受到限制，而且预浸料的生产设备和操作监控趋于复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料用的预浸料真空辅助制造方法和装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明所述的方法，包括如下步骤：

（1）涂覆了热固性树脂的第一离型层薄膜与复合在树脂上的增强纤维或其织物在真空环境下进行浸润，随着空气的抽除，热固性树脂渗透入增强纤维或织物，浸润过程得以完成，获得浸润物；

所述第一离型层薄膜为防粘纸或聚乙烯膜，热固性树脂可以有较宽的粘度范围，比如40℃时的粘度为2，000～30，000cp；

优选的，所述热固性树脂为环氧树脂，乙烯基树脂和不饱和聚酯或聚氨脂等热固性树脂；

所述增强纤维或其织物没有限制，如为无机、有机或金属增强纤维或其织物。无机类包括碳纤维、硼纤维、玻璃纤维，硅碳纤维及其相应的织物、铝化纤维或有机硅碳纤维等或其织物；有机类包括芳纶纤维和聚乙烯纤维及其相应的织物。金属类包括铝纤维，钢纤维和钛纤维及其相应的织物；

热固性树脂的涂覆厚度取决于增强纤维或织物的重量，增强纤维或其织物与热固性树脂的重量比为100/28～100/40，优选比例为100/35；

浸润时的真空度愈高愈有利于浸润，囿于设备的限制，实际操作中，不应低于700毫米水银柱，优选的，真空度为720～750毫米水银柱，进一步优选的，真空度为730～745毫米水银柱；

浸润时的操作温度取决于所用热固性树脂的反应活性，其范围在40C～120℃；

涂覆了热固性树脂的第一离型层薄膜与复合在树脂上的增强纤维或其织物在真空环境下的停留时间不应少于30秒，时间过短，浸润过程无法及时完成，一般为30～60秒，时间过长可能导致树脂成分逃逸，影响最终产品性能；

（2）完成真空辅助浸润过程后，所述浸润物覆盖第二层离型薄膜后进入常规预浸料制造程序，即加热加压，冷却后收卷，即可获得所述的复合材料用的预浸料；所述预浸料制造工艺为公知的技术，请参见“Prepreg Technology”Hexcel Corporation，March2005，publication No.FGU017b及美国专利5,387,301等文献，本发明不再赘述；

本发明的制造方法，适用于不同粘度的树脂，从而树脂的选择更为广泛。该工艺也降低了对压力和温度的要求，从而简化了生产设备和操作监控。广泛的树脂选择和简化的工艺流程，不但降低了生产成本，而且扩大了预浸料的应用范围。

附图说明

图1为预浸料真空辅助制造方法的装置结构示意图。

图2为真空室的装置结构和树脂对纤维织物的渗透示意图。

具体实施方式

参见图1～2，用于实现本发明的方法的装置，包括第一离型薄膜卷筒1、热固性树脂涂布设备2、加热装置3、增强纤维或其织物储存卷筒4、热压导向滚筒5、与真空源6相连通的真空室7、加热加压区8、冷却区9、第二离型薄膜收放装置10和预浸料成品收卷筒11；