[发明专利]一种树脂差异分布的预浸料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种树脂差异分布的预浸料制备方法。

背景技术

纤维/树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐烧蚀、抗疲劳和尺寸稳定等一系列优异性能，已经轨道交通、体育休闲领域以及航空、航天结构件中得到广泛的应用；预浸料是基体树脂与增强材料结合形成的复合材料中间状态产品，通过一定的铺层工艺和固化工艺形成一定结构形状、力学性能的复合材料。

预浸料在手工或自动设备铺贴中，预浸料的操作工艺性好坏很大程度的影响了制件制造的效率，甚至会影响到最终的产品质量；粘性是预浸料操作工艺性的重要参考依据，直接影响了预浸料的铺贴工艺性，不同的铺层方式及模具形状对预浸料的粘性要求不一样，最佳的状态是：既能与模具的随型性好同时能将铺贴好的预浸料进行分离。一种树脂配方可能会应用到多种应用环境，为了适应不同应用环境，通常会调整树脂配方来改变预浸料的粘性，但这样的操作工艺缺点在于：一方面降低了材料的应用范围；另一方面增加了资金的投入及延长材料开发的时间周期。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种树脂差异分布的预浸料制备方法，在不改变原体系树脂配方的条件下，通过调节预浸料生成工艺进行粘性调整，能制备出满足不同应用环境要求的预浸料，可以扩大材料应用范围并节约材料研发成本。

本发明所述的一种树脂差异分布的预浸料制备方法，其步骤为：

（1）将增韧剂粉末与基体树脂经过充分混合后放置在涂胶机中，分别制成含不同树脂克重的上胶膜及下胶膜；

（2）将步骤（1）得到的上胶膜和下胶膜分别通过红外线仪检测其厚度或面密度，然后分别通过冷却板降低其温度；

（3）将步骤（2）得到的上胶膜和下胶膜从预浸料机的上、下胶膜辊中引出，并分别与增强体的上下表面复合，然后通过热压辊，在热压辊的压力下使上、下胶膜的树脂基体熔融并分别对应浸渍到增强体中，得到上下表面粘性不同的预浸料；

（4）将步骤（3）得到的预浸料冷却降温后，对其进行切边，并在其上下表面分别覆上PE膜或离型纸，然后将所述预浸料收卷。

其中，所述增强体材料可为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维的任意一种或一种以上的组合物，所述增韧剂粉末为基体树脂质量的5-30%。

进一步改进，步骤（1）中所述上胶膜的面密度（即树脂克重）为40-50gsm，所述下胶膜的面密度（即树脂克重）为20-30gsm。

由于基体树脂都是单一组分，成分包含了树脂及固化剂或催化剂，体系中化学交联反应无时不刻地进行着，增加树脂受热史，树脂反应程度提高，预浸料粘性下降，减少树脂受热史，预浸料粘性提高。

目前预浸料生产大都是采用熔融法，通常包括涂膜和含浸两道工序，这种方法的好处：1）操作环境得到改善；2）树脂含量能得到很好的控制；3）预浸料的挥发份能进一步降低。

由于预浸料的粘性主要是通过树脂成分提供，树脂在纤维层表面分布多少，直接影响到预浸料表面的粘性，进而影响到后续预浸料铺层的工艺性，不同铺贴面对粘性的需求不同，本发明通过涂胶机在步骤（1）所述的涂膜过程当中，不改变原体系基体树脂配方，通过调节上、下胶膜的克重，生产上、下不同树脂克重的胶膜，通过含浸工艺得到上下表面不同粘性的预浸料，可将粘性大的一面直接铺贴在曲率较大的模具表面，避免发生预浸料与模具剥离而无法进行铺贴，同时减少辅助加热设备的投入，提高预浸料铺贴的工作效率。

进一步改进，所述步骤（3）中热压辊的温度为60～110℃。

进一步改进，所述步骤（3）中所述的热压辊之间的间距为0.08mm-0.25mm。

预浸料机的热压辊压力作用的大小影响树脂往纤维内部渗透多少，调节辊之间距离，可以控制受热后的树脂受压力作用下向纤维内流动的程度，造成预浸料表面树脂多少不同，进而影响预浸料表面粘性的大小。

进一步改进，所述增韧剂粉末至少包括交联丁腈橡胶、聚醚砜、聚醚醚酮、核壳橡胶、聚酰亚胺、聚酰胺中的一种。

高性能预浸料通常韧性有一定的要求，为了满足树脂体系的耐热性，热塑性增韧剂是首选，以上热塑性增韧剂属于热熔型且热熔粘度很大，一旦增韧剂在树脂基体中溶解，体系的粘度上涨很高，不利于后续的预浸料生产。本发明解决的另一技术问题是提供树脂混合方式改进对预浸料粘性的调整。

进一步改进，所述增韧剂粉末以粉末分散状态或熔融分散状态或分布在基体树脂中。

进一步改进，所述增韧剂粉末以粉末分散和熔融分散状态分布在树脂基体中，所述粉末分散和所述熔融分散的比例为0.2～5:1～5。