什么是预浸料(预浸料解释、优点和缺点)

什么是预浸料(预浸料解释、优点和缺点)

“预浸料”是复合材料制造中的广义术语,用于描述在制造过程中预浸渍完全可固化混合树脂系统的织物。预浸料通常被认为是最先进的复合材料制造系统。通过简单地添加模具、加热和压力,使用预浸织物几乎消除了传统铺层或真空灌注工艺中的工艺变化。因此,正如我们所知,预浸料彻底改变了复合材料的制造,并且最常被选择用于在纤维增强结构中实现最高性能特征。

碳纤维、凯夫拉尔和玻璃纤维是预浸料增强复合材料中最常用的织物。从历史上看,预浸料最流行的用途是航空航天应用。随着技术的进步,预浸织物现在更实惠,并且在汽车制造和赛车、划船、体育用品甚至建筑的高性能应用中发现了额外的市场价值。

什么是预浸料(预浸料解释、优点和缺点)

预浸料是增强织物与半固化树脂系统配对的计算组合,该树脂系统最常见的是环氧树脂。该矩阵(计算出的预浸料重量比)负责实现复合层压板的轻质性能特征。预浸料可以实现低至 35% 的树脂比例,这在任何其他铺层方法中都是闻所未闻的。

基本的预浸料选择基于纤维、丝束尺寸和组织选择等特性,所有这些特性都与传统织物的特性相似。除了提供精确的纤维与树脂比率外,预浸料通常还具有定义的“固化层厚度”和密度。添加到织物中的树脂还可以使铺层过程更加有效,因为它们具有使铺层更有效的粘性。

由于预浸料中的树脂流动和固化方式与灌注或传统铺层方法不同,因此它们需要加压和加热才能固化。预浸织物铺层完成后,必须通过加热和真空的组合进行固化。这通常被称为在烘箱或高压釜内进行的固化循环。对于复杂的层压板,高压釜(如大型压力锅)提供的压力远远超过真空本身。一般环氧树脂预浸料通常在 250F 和 350F 之间固化。

预浸料的优点

无与伦比的机械性能:其简单、优化的纤维与树脂比率为复合材料设计或制造提供了最轻重量的最佳机械性能。预浸料就是这样。

工艺稳健性:预浸料提供从层切割到脱模的更清洁和更容易的加工。对预浸料进行干净且易于切割的层片可产生准确的层片形状,然后轻松铺设到模具表面。当您在处理刷子或刮刀时尝试铺设大量复杂表面时,不再有从您的手套中流出的黏糊糊的树脂。不再有均匀的树脂混合,无需担心工作时间,无需复杂的树脂进料线系统,无需担心喷胶是否会影响零件的表面光洁度。在减少工时、接触时间和复合材料制造过程的效率方面,这份清单几乎是无穷无尽的。

无与伦比的可重复性和一致性:工艺稳健性和一致性共同有效地制造出可重复的高质量零件。预浸料减少了工艺变化,因为它通过粘性、固化层厚度和减体积能力等特性进行了优化,即使是最复杂的层压板也更容易。预浸料是一致的,只需从切割层中拉出背衬并将其放入模具中,根据需要使层与模具一致。铺层完成后,装袋和固化过程比灌注过程简单得多。

共固化 > 二次固化:在复合材料中使用预浸料的一大优势在于能够一次性对复合材料层压板的许多方面进行共固化。共固化增加了高性能能力,因为共固化层压板比二次粘合具有更强的粘合力。诸如薄膜粘合剂之类的产品允许使用预浸织物层在一次固化过程中制成芯粘合复合材料。此外,可以通过复合薄膜连接大型芯件,可以在导电材料表面添加雷击保护,并且可以使用其他薄膜粘合剂来提供更高质量的表面光洁度。简而言之,使用预浸料产品可以简化许多真空灌注和传统铺层的缺点。

预浸料的缺点

成本:当然,预浸料的成本高于织物和树脂。除了高性能之外,当无与伦比的可重复性和工艺稳健性满足对要制造的零件的高要求时,预浸料可能仍然是最佳的财务选择。在为复合材料选择最佳选项时,应权衡所有选项。

过期/存储/处理/保质期:使用预浸料时需要考虑预浸料的不同质量方面,例如预浸料未冷冻时更复杂的存储和过期系统。储存寿命仍然是相关的,但是它可以在室温环境中暴露多长时间而不发生产品降解是预浸料系统的关键方面。这不一定是缺点,但必须开发一个系统来跟踪预浸料的历史,以确保对其性能和质量的投资。

需要额外的设备:能够容纳材料卷的冷冻机和能够达到适当固化预浸料所需的升温速率的受控烘箱或高压釜系统是从预浸料制造零件的最低要求。仅这些的成本和设置时间就会迅速增加。

预浸料的储存

当预浸料不通过层切割或铺层进行加工时,它们将储存在 0F 或以下的冰箱中。袋子通常用干燥剂密封在防潮袋中,以防止暴露在湿气中。预浸料在加工前必须完全解冻。最好的做法是减少冷冻时间,因为在预固化树脂系统变干且无法用于复合材料制造之前,预浸料确实对“超时”有限制。

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