什么是预浸料?

预浸料

预浸料是一种用于制造复合材料的材料形式,它由纤维增强材料(通常是碳纤维或玻璃纤维)和预先浸渍的树脂基质组成。预浸料是在制造过程中事先将纤维和树脂混合,并进行固化或半固化处理,以形成可携带和易于操作的片状或卷状材料。

热固性树脂在高温下经过化学反应完成固化,将预浸料转化成高性能的固体结构材料,也就是热固性树脂基复合材料,这这种材料质轻高强,经久耐用,并且耐高温,刚性好。

20世纪80年代的早期预浸料被认为是一种特种材料形式,在航空领域用于次级结构,约占飞机结构的重量的5%。今天,预浸料已经可以用于大型商用飞机的主结构,如在空客A350及波音B787上其用量已经占飞机结构重量的50%以上。

其不但在航空航天领域的应用得到快速的发展,而且在风能、汽车、体育器材、工业机械等行业的应用也与日俱增,以至于某些部件,处于对比强度、比刚度、疲劳性能、设计自由度的追求使得预浸料的使用超过了金属,且又不断增涨趋势。

预浸料的制备过程通常包括以下步骤:

  • 纤维制备:碳纤维或玻璃纤维通常以纱线或纤维束的形式供应。这些纤维需要经过加工、纺织或编织等过程,形成纤维布或纤维织物。
  • 预浸渍:纤维布或纤维织物与树脂浸润剂接触,通过浸渍或涂覆等方法,树脂基质被均匀地分布在纤维上。浸渍过程中通常会控制树脂的含量和浸渍程度,以确保均匀性和所需的性能。
  • 固化或半固化:浸渍过的纤维布或纤维织物需要进行固化或半固化处理,以使树脂基质发生化学反应,形成固体结构。这通常涉及应用适当的温度和压力,以促进树脂的交联反应。

预浸料的优点包括:

  • 一致性:预浸料制备过程中的控制可以确保纤维和树脂的均匀分布,从而提供一致的性能和品质。
  • 方便性:预浸料在制造过程中易于操作和处理。它们可以以片状或卷状供应,便于切割和堆叠成所需形状。
  • 精确控制:由于树脂已经事先浸渍在纤维上,可以更准确地控制树脂含量、浸渍程度和材料厚度,以满足特定的设计要求。

预浸料广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑等领域,用于制造高性能的复合材料构件。它们提供了轻量化、高强度和优异的机械性能,因此在许多领域中取代了传统材料。

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