碳纖維預浸料是一種非常重要的中間材料,是碳纖維復合材料制品最終的性能的基礎,它的好壞直接關系到碳纖維復合材料構件的質量。我們之前曾經總結了什么是好的碳纖維預浸料,但是好與不好是相對的。對于不同的應用領域,最重要的是選擇合適的預浸料,而不是一味地追求最好。
今天我們將對碳纖維預浸料的選型要點做個總結,包括合適的預浸料應該具備的基本要求,以及選型過程中要注意的質量指標。
基本要求
1. 碳纖維預浸料所用的樹脂狀態(tài)和化學性質應符合產品對象的特定要求。尤其是樹脂固化后的使用溫度,是否滿足產品使用溫度要求,以及相應的耐久性、耐候性、力學性能等要求。對于生產工藝條件限制,還需要關注固化時間、固化溫度等特性。
2. 存放過程中樹脂流出量、黏性、可修復性應滿足要求。碳纖維預浸料樹脂要求有一定黏度,在鋪疊過程中可以充分黏合,又要保證樹脂存儲過程中,不能流出,造成預浸料失膠。
3. 碳纖維預浸料內纖維排布要準直均一。要求碳纖維在1米長度內準直度偏差不能超過0.5cm,邊緣碳纖維在1米長度內偏差不能超過0.1cm。
4. 樹脂含量均勻。單位面積樹脂含量是碳纖維預浸料選型的基本參考點,一般要求樹脂含量允許誤差±2%以內,非吸膠預浸料的樹脂含量偏差控制在±1%以內,從而可以保證復合材料中碳纖維體積含量和力學性能的穩(wěn)定性和均一性。
5. 揮發(fā)物含量要低。一般要求揮發(fā)物含量低于2%,用于制造主承載部件的預浸料揮發(fā)物含量應控制在0.8%以下。因為揮發(fā)物含量越高,固化過程中會揮發(fā)造成復合材料內部含有空隙,從而影響復合材料部件的最終力學性能。
質量指標
關于碳纖維預浸料質量,應充分考慮以下幾點,包括外觀、物理性能、成型工藝性等。
1. 外觀。碳纖維預浸料中纖維應均勻、平行、緊密排列,樹脂應充分浸潤碳纖維并不存在富膠區(qū)和貧膠區(qū),內部沒有皺褶、扭曲、交叉、雜物、絲頭、絲團等。
2. 物理性能。碳纖維預浸料的物理性能指標主要包括單位面積質量、纖維單位面積質量、含膠量、厚度。要獲得均勻的單位面積質量和厚度,需要嚴格控制碳纖維的單位面積質量和含膠量。
3. 成型工藝性。碳纖維預浸料的黏度、凝膠時間、樹脂分子量及其分布、樹脂流出量、揮發(fā)物含量、固化條件等參數(shù)的質量,將會影響預浸料的成型工藝性。根據(jù)上述我們說的基本要求,要求這些參數(shù)在合理的范圍內,不得超出該范圍,以免影響復合材料最終質量。
以上僅為籠統(tǒng)的要點總結,針對不同的復合材料制品,預浸料的選擇更多要綜合考慮經濟型和安全性,既要滿足復合材料的使用要求,又要滿足經濟高效。