[发明专利]一种自动铺丝工艺用预浸料及其制备方法

说明书

本发明提出一种自动铺丝工艺用预浸料及其制备方法，预浸料包括单向增强纤维、浸渍纤维用树脂和表层树脂，采用热熔法工艺制备得到。浸渍纤维用树脂具有低的软化点，双面树脂膜浸渍增强纤维得到的预浸料粘性高、刚性小，具有良好的柔软性，减小预浸料采用自动铺丝工艺铺覆时的拐弯半径，提高预浸料对复杂型面产品的铺层适应性；表层树脂中加入高含量的增韧剂，要求柔软但粘性低、具有一定的刚性，以海岛状复合在预浸料的上下表面，提高预浸料表面与自动铺丝机压辊间的摩擦力。本发明所述的预浸料具有适中的刚性与粘性，满足后续分切工艺和自动铺丝工艺需求，送丝一致性好，生产效率高，可得到力学性能优异的高性能单向纤维复合材料。

技术领域

本发明涉及一种自动铺丝工艺用预浸料及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

自动铺丝工艺技术是航空航天领域大型复杂结构复合材料件制备的发展方向，主要特点是可实现复合材料产品的自动化和数字化制造，高速高效，质量稳定可控，在航空航天飞行器、运载火箭和空间结构等产品的结构件制造中所占比重越来越大。预浸料技术是一种将树脂预聚体与纤维或织物在固化成型前预浸复合的工艺方法，易于储存且使用便捷，同时具有良好的表面粘性，便于铺叠成型，纤维准直度高，利于复合材料构件内部应力传递。

复合材料传统的预浸料铺放方式是依靠人工来实现，手工铺放的方式主要依靠人的视觉配合简单的定位手段来实现纤维角度的固定，在保证纤维角度铺放的精确性和一致性方面存在很大的不足，在大尺寸复合材料产品的制造过程中问题尤为突出。适应手工铺层的传统预浸料由于刚性小、粘性大，直接用于自动铺丝工艺时存在预浸料分切易起毛、粘刀，穿丝困难，容易堵塞自动铺丝设备送丝通道等问题。自动铺丝工艺要求预浸料具有常温低粘附性、表面高摩擦特性、铺放工艺温度下高粘附性等性能特点，常规预浸料制备技术较难实现几种性能的兼顾，无法满足自动铺丝工艺性需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种自动铺丝工艺用预浸料及其制备方法。通过多重梯度预浸技术，调整树脂基体和增强纤维的复合温度及压力，实现预浸料截面上树脂体系的梯度分布，可获得预浸料特性的差异性分布；先用粘性大、刚度小、柔软性好的树脂对增强纤维进行充分浸润，然后在浸渍后增强纤维表面复合呈海岛状分布的粘性低、刚度大的树脂层，以此达到对自动铺丝工艺的匹配性。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种自动铺丝工艺用预浸料，该预浸料包括单向增强纤维、浸渍纤维用树脂和表层树脂，三者占比如下：

单向增强纤维 50wt％-75wt％；

浸渍纤维用树脂 20wt％-40wt％；

表层树脂 5wt％-10wt％；

其中，表层树脂位于表面，呈海岛状分布；表层树脂中含有增韧剂，增韧剂相对于表层树脂的占比为10wt％-40wt％。

进一步地，单向增强纤维选用碳纤维、玻璃纤维中的一种。

进一步地，浸渍纤维用树脂选用环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂中的一种。

进一步地，表层树脂基体选用环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂中的一种。

进一步地，增韧剂选用热塑性树脂，包括聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮中的一种或多种。

一种自动铺丝工艺用预浸料制备方法，包括以下步骤：

1)准备单向增强纤维50wt％-75wt％和浸渍纤维用树脂基体20wt％-40wt％、表层树脂基体5wt％-10wt％，表层树脂中含有相对于表层树脂占比10wt％-40wt％的增韧剂；