高性能環氧樹脂復合材料(四)預浸料制備2

  3、預浸料的質量指標
  預浸料的質量指標有:外觀、物理性能和成型工藝性能指標。
  (1)外觀纖維應相互平行,依次密排,不允許有明顯的交叉和松散;樹脂分布均勻并完全潤濕纖維;沒有外來雜物和已固化樹脂顆粒及絲頭、絲團等物。
  (2)物理性能主要是預浸料單位面積質量ρAP,纖維單位面積質量ρAf和含膠量R三者之間有以下關系:
    ρAP=ρAf/(1-R)
    δP=(ρAf /ρf)+R/[(1-R)ρm]
    式中ρf、ρm――分別為纖維和基體的密度(g/cm3);
    δP――預浸料的厚度(cm)。
由上可知,預浸料的單位面積質量和厚度可以通過選擇和控制纖維單位面積質量ρAf和含膠量R來調節。因此,環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家說,如纖維均勻且制備預浸料的工藝過程穩定,控制嚴格,則纖維單位面積質量ρAf的偏差能控制在±3%,含膠量的偏差也可控制在±3%范圍。
    (3)成型工藝性
    1)預浸料的黏度和鋪覆性黏度直接影響后續的鋪層操作。黏度太大則棍難鋪層;太小,則層間不能自然粘貼,不能保證鋪層的穩定性,(可適當吹熱風或紅外燈烘烤以提高黏度,加以補救)。鋪覆性與黏度密切相關,要求能鋪制各種復雜形狀且不損傷纖維。否則在制件彎曲部分纖維可能產生回跳現象,貼不實甚至將纖維折斷。因此要求黏度合適,鋪覆性好。黏度取決于膠液的特性、含膠量、貯存過程中固化度的增加及環境溫度等因素。
    2)預浸料的凝膠時間是確定固化加壓時機的依據,對制品質量影響很大。測定方法是將預浸料夾在玻璃片之間。置于規定溫度(通常是成型溫度)的電熱板上,用探針給玻璃片施加壓力,膠液將從玻璃片間流出,開始計時,用探針撥動膠液,直到膠液不能拉絲的時間即凝膠時間。它與溫度及預浸料的存放期有關。
   3)預浸料樹脂的流出量在成型固化過程中有部分多余的樹脂從復合材料中流出。它能帶出層間的氣泡,降低孔隙率。流出量的多少表征了成型時樹脂的流動性。它與黏度有關。若流動陛太大,則易嚴重流膠,造成貧膠,纖維易被沖亂;流動性過小,會使樹脂分布不均,層間結合薄弱,直接影響制品的含膠量和孔隙率。因此是確定工藝參數的依據之一。流出量的測定方法有兩種,一種是將預浸料試樣正交鋪層,在規定的溫度和壓力下經一定時間后,以擠出樹脂的質量百分比作為樹脂的流出量指標;另一種是將預浸料試樣按0°/90°正交鋪層為1mm厚,放在規定的溫度和壓力下2min,以固化后試樣對角線方向的長度增加量(mm)作為流出量的指標。流出量受溫度、壓力、熱壓時間、升溫速度、預浸料的含膠量及層數等因素的影響。這些影響因素均應有具體規定。
   4)預浸料的揮發分含量少量揮發分有助于成型時樹脂的流動,但揮發分過多,會增加制品中的孔隙率。降低制品性能,尤其是層間剪切性能。