本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種樹脂差異分布的預(yù)浸料制備方法。

背景技術(shù)：

纖維/樹脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、耐燒蝕、抗疲勞和尺寸穩(wěn)定等一系列優(yōu)異性能，已經(jīng)軌道交通、體育休閑領(lǐng)域以及航空、航天結(jié)構(gòu)件中得到廣泛的應(yīng)用；預(yù)浸料是基體樹脂與增強(qiáng)材料結(jié)合形成的復(fù)合材料中間狀態(tài)產(chǎn)品，通過一定的鋪層工藝和固化工藝形成一定結(jié)構(gòu)形狀、力學(xué)性能的復(fù)合材料。

預(yù)浸料在手工或自動(dòng)設(shè)備鋪貼中，預(yù)浸料的操作工藝性好壞很大程度的影響了制件制造的效率，甚至?xí)绊懙阶罱K的產(chǎn)品質(zhì)量；粘性是預(yù)浸料操作工藝性的重要參考依據(jù)，直接影響了預(yù)浸料的鋪貼工藝性，不同的鋪層方式及模具形狀對(duì)預(yù)浸料的粘性要求不一樣，最佳的狀態(tài)是：既能與模具的隨型性好同時(shí)能將鋪貼好的預(yù)浸料進(jìn)行分離。一種樹脂配方可能會(huì)應(yīng)用到多種應(yīng)用環(huán)境，為了適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境，通常會(huì)調(diào)整樹脂配方來改變預(yù)浸料的粘性，但這樣的操作工藝缺點(diǎn)在于：一方面降低了材料的應(yīng)用范圍；另一方面增加了資金的投入及延長(zhǎng)材料開發(fā)的時(shí)間周期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種樹脂差異分布的預(yù)浸料制備方法，在不改變?cè)w系樹脂配方的條件下，通過調(diào)節(jié)預(yù)浸料生成工藝進(jìn)行粘性調(diào)整，能制備出滿足不同應(yīng)用環(huán)境要求的預(yù)浸料，可以擴(kuò)大材料應(yīng)用范圍并節(jié)約材料研發(fā)成本。

本發(fā)明所述的一種樹脂差異分布的預(yù)浸料制備方法，其步驟為：

（1）將增韌劑粉末與基體樹脂經(jīng)過充分混合后放置在涂膠機(jī)中，分別制成含不同樹脂克重的上膠膜及下膠膜；

（2）將步驟（1）得到的上膠膜和下膠膜分別通過紅外線儀檢測(cè)其厚度或面密度，然后分別通過冷卻板降低其溫度；

（3）將步驟（2）得到的上膠膜和下膠膜從預(yù)浸料機(jī)的上、下膠膜輥中引出，并分別與增強(qiáng)體的上下表面復(fù)合，然后通過熱壓輥，在熱壓輥的壓力下使上、下膠膜的樹脂基體熔融并分別對(duì)應(yīng)浸漬到增強(qiáng)體中，得到上下表面粘性不同的預(yù)浸料；

（4）將步驟（3）得到的預(yù)浸料冷卻降溫后，對(duì)其進(jìn)行切邊，并在其上下表面分別覆上PE膜或離型紙，然后將所述預(yù)浸料收卷。

其中，所述增強(qiáng)體材料可為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維的任意一種或一種以上的組合物，所述增韌劑粉末為基體樹脂質(zhì)量的5-30%。

進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（1）中所述上膠膜的面密度（即樹脂克重）為40-50gsm，所述下膠膜的面密度（即樹脂克重）為20-30gsm。

由于基體樹脂都是單一組分，成分包含了樹脂及固化劑或催化劑，體系中化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)無時(shí)不刻地進(jìn)行著，增加樹脂受熱史，樹脂反應(yīng)程度提高，預(yù)浸料粘性下降，減少樹脂受熱史，預(yù)浸料粘性提高。

目前預(yù)浸料生產(chǎn)大都是采用熔融法，通常包括涂膜和含浸兩道工序，這種方法的好處：1）操作環(huán)境得到改善；2）樹脂含量能得到很好的控制；3）預(yù)浸料的揮發(fā)份能進(jìn)一步降低。

由于預(yù)浸料的粘性主要是通過樹脂成分提供，樹脂在纖維層表面分布多少，直接影響到預(yù)浸料表面的粘性，進(jìn)而影響到后續(xù)預(yù)浸料鋪層的工藝性，不同鋪貼面對(duì)粘性的需求不同，本發(fā)明通過涂膠機(jī)在步驟（1）所述的涂膜過程當(dāng)中，不改變?cè)w系基體樹脂配方，通過調(diào)節(jié)上、下膠膜的克重，生產(chǎn)上、下不同樹脂克重的膠膜，通過含浸工藝得到上下表面不同粘性的預(yù)浸料，可將粘性大的一面直接鋪貼在曲率較大的模具表面，避免發(fā)生預(yù)浸料與模具剝離而無法進(jìn)行鋪貼，同時(shí)減少輔助加熱設(shè)備的投入，提高預(yù)浸料鋪貼的工作效率。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（3）中熱壓輥的溫度為60～110℃。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（3）中所述的熱壓輥之間的間距為0.08mm-0.25mm。

預(yù)浸料機(jī)的熱壓輥壓力作用的大小影響樹脂往纖維內(nèi)部滲透多少，調(diào)節(jié)輥之間距離，可以控制受熱后的樹脂受壓力作用下向纖維內(nèi)流動(dòng)的程度，造成預(yù)浸料表面樹脂多少不同，進(jìn)而影響預(yù)浸料表面粘性的大小。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述增韌劑粉末至少包括交聯(lián)丁腈橡膠、聚醚砜、聚醚醚酮、核殼橡膠、聚酰亞胺、聚酰胺中的一種。

高性能預(yù)浸料通常韌性有一定的要求，為了滿足樹脂體系的耐熱性，熱塑性增韌劑是首選，以上熱塑性增韌劑屬于熱熔型且熱熔粘度很大，一旦增韌劑在樹脂基體中溶解，體系的粘度上漲很高，不利于后續(xù)的預(yù)浸料生產(chǎn)。本發(fā)明解決的另一技術(shù)問題是提供樹脂混合方式改進(jìn)對(duì)預(yù)浸料粘性的調(diào)整。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述增韌劑粉末以粉末分散狀態(tài)或熔融分散狀態(tài)或分布在基體樹脂中。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述增韌劑粉末以粉末分散和熔融分散狀態(tài)分布在樹脂基體中，所述粉末分散和所述熔融分散的比例為0.2～5:1～5。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述增韌劑粉末的分散粒徑D50≤50μm。

進(jìn)一步改進(jìn)，優(yōu)選的，所述基體樹脂為低粘度樹脂，室溫條件下所述基體樹脂粘度小于或等于10000cps，且大于或等于5000cps。

對(duì)于預(yù)浸料基體樹脂粘性不高（如酚醛、苯并噁嗪）的體系，亦采用粘性不均勻分布滿足后期預(yù)浸料操作工藝性，粘性不均勻分布，可帶來與基材的不同剝離力，滿足在預(yù)浸料自動(dòng)鋪帶過程中預(yù)浸料對(duì)模具及離型紙粘性的不同要求。

基體樹脂配方不改變，可通過增韌劑在樹脂基體的溶解程度和增韌劑的位置分布來調(diào)節(jié)預(yù)浸料表面的粘性，同時(shí)不影響最終復(fù)合材料的性能。增韌劑在樹脂基體的存在形式可以是粉末、熔融液體或兩者皆有，較優(yōu)的組合是粉末與熔融液態(tài)同時(shí)存在，一方面可以提高增韌劑樹脂基體的比例，增加材料的韌性，同時(shí)又可以避免過多增韌劑粉料，增加預(yù)浸料生產(chǎn)難度，也避免增韌劑完全熔融，粘度急劇增大，增加樹脂混合與預(yù)浸料生產(chǎn)難度。

為了避免上述問題的存在，可將熔體粘度高的熱塑性增韌劑，如交聯(lián)丁腈橡膠或聚醚砜或聚醚醚酮或聚苯醚或聚醚酰亞胺或核殼聚合物，與樹脂配方中室溫粘度為2000～30000cps樹脂在較低溫度（通常為室溫條件）下進(jìn)行預(yù)混合，優(yōu)選室溫粘度為2000～10000cps的樹脂，通過上述預(yù)浸料的涂膜工藝，形成樹脂增韌膜，進(jìn)而通過上述的含浸工藝，形成增韌劑不同分布，能較大程度的改變預(yù)浸料粘性的分布，為樹脂、預(yù)浸料生產(chǎn)的工藝操作帶來較大的操作空間，進(jìn)而影響到預(yù)浸料的粘性控制。

本發(fā)明的有益效果為：通過不同生產(chǎn)工藝能使預(yù)浸料粘性得到合理的分布，有效改善預(yù)浸料的操作工藝性。適應(yīng)對(duì)粘性不同要求的特殊應(yīng)用環(huán)境，有利于擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是熔融法預(yù)浸料工藝流程圖。

其中，1-涂膠機(jī)，2-紅外線儀，3-預(yù)浸料機(jī)，4-冷卻輥，5-PE膜或離型紙，6-收卷盤。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例 1

一種樹脂差異分布的預(yù)浸料制備方法，其步驟為：

（1）將增韌劑粉末與基體樹脂經(jīng)過充分混合后放置在涂膠機(jī)中，按照樹脂含量33%，纖維面密度133gsm規(guī)格生產(chǎn)預(yù)浸料，分別制成面密度為40g的上膠膜及面密度為25g的下膠膜；

（2）將步驟（1）得到的上膠膜和下膠膜分別通過紅外線儀檢測(cè)其厚度或面密度，然后分別通過冷卻板降低其溫度；

（3）將步驟（2）得到的上膠膜和下膠膜從預(yù)浸料機(jī)的上、下膠膜輥中引出，并分別與增強(qiáng)體的上下表面復(fù)合，然后通過預(yù)浸料上下兩根熱壓輥之間，通過熱壓輥的壓力使上、下膠膜的樹脂基體熔融并分別對(duì)應(yīng)浸漬到增強(qiáng)體中，得到上下表面粘性不同的預(yù)浸料；

（4）將步驟（3）得到的預(yù)浸料冷卻降溫后，對(duì)其進(jìn)行切邊，并在其上下表面分別覆上PE膜，然后將所述預(yù)浸料通過收卷盤收卷。

其中，步驟（3）中熱壓輥的溫度為95℃，兩根熱壓輥之間的距離為0.2mm。

其中，步驟（1）中增韌劑粉末以粉末分散和熔融分散狀態(tài)分布在基體樹脂中，粉末分散和熔融分散的比例為5:5 。

步驟（3）中增強(qiáng)體材料為碳纖維織物，增韌劑為PES粉末（聚醚砜聚合物）。

實(shí)施例 2

一種樹脂差異分布的預(yù)浸料制備方法，其步驟為：

（1）將增韌劑粉末與基體樹脂經(jīng)過充分混合后放置在涂膠機(jī)中，按照樹脂含量38%，纖維面密度145gsm規(guī)格生產(chǎn)預(yù)浸料,分別制成面密度為50g的上膠膜及面密度為28g的下膠膜；

（2）將步驟（1）得到的上膠膜和下膠膜分別通過紅外線儀檢測(cè)其厚度或面密度，然后分別通過冷卻板降低其溫度；

（3）將步驟（2）得到的上膠膜和下膠膜從預(yù)浸料機(jī)的上、下膠膜輥中引出，并分別與增強(qiáng)體的上下表面復(fù)合，然后通過預(yù)浸料上下兩根熱壓輥之間，通過熱壓輥的壓力使上、下膠膜的樹脂基體熔融并分別對(duì)應(yīng)浸漬到增強(qiáng)體中，得到上下表面粘性不同的預(yù)浸料；

（4）將步驟（3）得到的預(yù)浸料冷卻降溫后，對(duì)其進(jìn)行切邊，并在其上下表面分別覆上PE膜，然后將所述預(yù)浸料收卷。

其中，步驟（3）中熱壓輥的溫度為85℃，兩根熱壓輥之間的距離為0.2mm，

其中，步驟（1）中增韌劑粉末以粉末分散和熔融分散狀態(tài)分布在基體樹脂中，粉末分散和熔融分散的比例為3:1。

步驟（3）中增強(qiáng)體材料為碳纖維織物，增韌劑為PES粉末。

對(duì)于預(yù)浸料自動(dòng)鋪帶技術(shù)，本發(fā)明所述的方法生產(chǎn)的預(yù)浸料，其可以滿足預(yù)浸料鋪貼的生產(chǎn)效率及鋪貼質(zhì)量，預(yù)浸料與紙托（離型紙）粘性小，剝離力小，不會(huì)造成在鋪貼過程中帶料的現(xiàn)象；且預(yù)浸料之間具有相當(dāng)?shù)恼承?，避免鋪貼過程中發(fā)生層與層之間分層及錯(cuò)位的現(xiàn)象。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選方案，并非作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的各種等效變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。