先進無機纖維與復合材料全國重點實驗室北京基地“高性能樹脂基體及預浸料制備技術”
復合材料用樹脂基預浸料由于其輕量化、高強、高韌、抗阻燃的優質特性,廣泛應用于高端裝備制造領域。隨著中國經濟的快速發展,市場呈現出巨大的需求。國內的預浸料體系還不夠健全,高性能預浸料及其關鍵原材料的測試標準和質量評價方面還存在缺失,樹脂及預浸料自主可控的設計及制備技術亟待解決。
2022年,北京玻鋼院復合材料有限公司承擔中國建材集團高性能纖維及復合材料原創技術策源地項目的“高性能樹脂基體及預浸料制備技術”研發任務,在高性能復合材料需求的大力牽引下,項目組建管理及技術專項攻關團隊,以階段性目標為導向,采用任務分解法(WBS),通過識別關鍵技術難點、配方設計迭代優化和預浸料制備工藝迭代優化,開展試驗設計,并通過對樹脂基體本征指標評價和復合材料性能評價,建立樹脂基體配方快速優化迭代技術、樹脂穩定制備技術、預浸料穩定制備技術,攻克預浸料生產的全部工藝環節難點,達到了預期的質量目標和穩定性需求,實現了預浸料全部原材料國產化。

項目通過開展主體樹脂分子結構設計、樹脂增韌改性、固化體系設計和阻燃改性等工作,確定雙酚A型環氧樹脂為配方主體、選擇反應型增韌體系作為增韌劑,在保證樹脂基體強度有較高保持率的同時提高樹脂基體的韌性;通過開展固化劑體系的設計,提高樹脂黏結性、延長預浸料儲存期;在此基礎上針對樹脂阻燃、纖維浸潤和耐液壓油等特性,選擇合適的改性助劑改善樹脂相關性能,最終確定高強、高韌、自粘型環氧樹脂配方。
項目采用國際主流兩步法制備熱熔預浸料。樹脂預熱溫度、涂膜溫度、涂膠輥間隙、涂膜速度等涂膜工藝參數會影響膠膜的厚度和均勻性,進而影響預浸料樹脂含量;復合溫度、復合間隙、玻纖織物張力和復合速度等復合工藝參數控制不當會導致預浸料褶皺、未浸透纖維和局部缺膠等質量問題。本項目通過對膠膜制備和預浸料復合關鍵工藝參數識別、優化及精細控制,建立預浸料質量控制工藝規范,實現預浸料穩定化制備。所制備的預浸料滿足產品高性能技術要求,在高端用戶獲得批量應用,獲得用戶充分肯定,打破了國外壟斷。高性能樹脂預浸料下游應用領域廣泛,除應用于重大裝備外,還可用于軌道交通、體育器材等高強度輕量化領域。項目成果在大型復合材料主承力構件制造中具備產業化應用潛力,對推動我國高端復合材料自主可控發展具有重要工程價值和戰略意義。










































