做碳纖維制品,預(yù)浸料是一種很常用的中間材料。最終制品能否充分發(fā)揮碳纖維優(yōu)異的力學(xué)性能,預(yù)浸料起著承上啟下的作用。那么,究竟什么樣的碳纖維預(yù)浸料才算是好的預(yù)浸料呢?
還得回歸碳纖維預(yù)浸料的本質(zhì)。碳纖維預(yù)浸料是預(yù)先將碳纖維織物浸漬在樹脂基體中的組合物,是制造復(fù)合材料的中間材料。
首先,預(yù)浸料是樹脂和碳纖維的組合物,那么,二者組合的好不好肯定是判定預(yù)浸料好壞的標(biāo)準(zhǔn),樹脂與碳纖維組合的好,才能有好的力學(xué)性能;其次,預(yù)浸料是用來制造復(fù)合材料的中間材料,所以好的預(yù)浸料在做復(fù)合材料的時(shí)候,應(yīng)該有很好的操作性,也可稱為工藝性。 最后,預(yù)浸料也要考慮客戶的其他要求,比如質(zhì)量穩(wěn)定,儲存壽命長,外觀等。
碳纖維制品預(yù)浸料工藝性:
| 樹脂粘性
預(yù)浸料的粘性是指在一定溫度下自身互相粘貼的能力,同一片預(yù)浸料,溫度低可能失去粘性,溫度高又有粘性,溫度相差大約5℃,粘性就會有明顯變化,因此粘性試驗(yàn)溫度一般確定為20~25℃,同時(shí)濕度定為40%~70%。粘性失去時(shí)間不長的預(yù)浸料,稍許提高溫度,粘性得以改善,只要能實(shí)現(xiàn)部件的鋪貼工藝,試驗(yàn)表明對其力學(xué)性能沒有太大影響。
粘性不宜太大,以便于鋪層有誤時(shí)可以分開重新進(jìn)行鋪貼而預(yù)浸料又不至于被損壞;粘性也不能太小,以使得在工作溫度下兩塊預(yù)浸料能粘貼在一起不至于分開。遺憾的是,粘性的評價(jià)還沒有找到一個(gè)非常適宜的方法,“感覺”很重要。
| 鋪敷性
所謂鋪敷性是指預(yù)浸料鋪層時(shí),使其適合于復(fù)雜形狀模具鋪層的能力。對于復(fù)合材料設(shè)計(jì)師來說,預(yù)浸料是具有一定力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)單元,可以通過鋪層的方式制造各種復(fù)合材料構(gòu)件。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件,要求預(yù)浸料可以完美貼合復(fù)雜曲面。就預(yù)浸料而言,鋪敷法比粘性的要求更高,失去粘性的預(yù)浸料鋪敷性肯定不合格。
| 固化溫度
對于熱固性的預(yù)浸料,通過加熱使樹脂進(jìn)行固化,一般來講,固化成型時(shí)要求預(yù)浸料有較寬的加壓帶,即在較寬的溫度范圍內(nèi)加壓,都可以得到滿意的復(fù)合材料構(gòu)件而對性能無明顯影響。這樣可以保證固化工藝有誤差時(shí),最終制品的性能保持均一性。希望樹脂的固化溫度低、固化時(shí)間短。但一般的規(guī)律是固化溫度隨樹脂基體耐熱性能的提高而增加,固化時(shí)間隨固化溫度的提高而縮短。目前,180℃左右的固化溫度還是可以接受的。
| 樹脂流動性
一般要求預(yù)浸料樹脂有適當(dāng)?shù)牧鲃佣取A鲃佣缺硎绢A(yù)浸料在一定溫度和壓力下成型過程中樹脂流動或遷移的能力,它與樹脂的粘度和預(yù)浸料中樹脂含量有關(guān)系。預(yù)浸料中樹脂含量越高,粘度越小,樹脂流動度越大。層壓件的流動度可以大一些,以便于樹脂均勻分布并浸透增強(qiáng)材料;夾層結(jié)構(gòu)流動度應(yīng)比較小,以使得面板和芯材能牢固的結(jié)合在一起。樹脂熔融粘度大、流動性差,不利于對纖維的浸潤,成型復(fù)合材料的拐角處往往有貧樹脂現(xiàn)象,這些都會降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。