[发明专利]一种热塑性预浸料及制备方法

说明书

本发明提出一种热塑性预浸料及制备方法，该预浸料是由连续增强纤维和热固、热塑树脂组成，分为四种层面即纤维层、热固性树脂层、热塑性树脂层、衬纸层，本发明通过在热塑性预浸料内增加热固性树脂层，提高材料的可弯折性、贴合性，便于近直角、高曲率等复杂结构构件层组之间的铺覆，为热塑性预浸料的使用降低了技术门槛，本发明提出的制备方法未采用加热熔融步骤，避免了树脂过热氧化的过程，为保持热塑性预浸料稳定性提供了新方案。

技术领域

本发明涉及一种热塑性预浸料及制备方法，属于复合材料制造领域。

背景技术

连续纤维热塑性预浸料一般是指将连续纤维或织物经过特殊过程用热塑性树脂按比例分配或充分浸渍，后预压制备而成的片状材料，是热塑性复合材料制备所需的中间材料之一，使用时，依据设计铺层形式将预浸料层叠放至模具中，经加热熔融使树脂基体软化流动、充模，冷却固结成为预想的热塑性复合材料制件，连续纤维热塑性预浸料的制备方法大致为两大类：预浸法和后预浸法，两者的不同是预浸树脂是否需要预先均匀浸润纤维；方法包括有溶液法、熔融法、聚合法(预浸法)和静电粉末法、薄膜层迭法、纤维混编法(后预浸法)(连续纤维增强热塑性树脂预浸料的研究进展，《玻璃钢/复合材料》2013年6期，田振生、刘大伟、李刚、杨小平)；

以上两种制备方法以及所制备出的预浸料存在明显的缺点和不足：

1)材料制备容易受热氧化：在预浸法制备预浸料过程中，需要热塑性树脂受热熔融流动浸渍纤维丝束，例如所述的静电粉末法是利用静电吸附将带静电的树脂粉末沉积到纤维上，再经过高温将树脂熔融并浸入到纤维中，要求树脂粉末粒径在5～10μm，而制备粒径在10μm以下的树脂颗粒难度较大，并且整个过程热塑性树脂持续受热，在空气状态下，分子链受到外界影响容易发生断链、交联、再反应等化学反应，改变或降低材料的力学、功能和外观；

2)铺覆性差：热塑性树脂是分子链很长的大分子相互缠结、团聚并结晶，在Tg温度以下分子链处于玻璃态，表现材料的高强高模的性质，宏观来看树脂不可流动，难以塑性变形和弯曲，不能实现自粘接等，纤维浸渍树脂后，需要加热熔融形成预浸料，而加热熔融后所得材质比较硬，在复杂结构表面如曲率大的表面、转角，难以贴实、覆形，难以实现层间紧密贴合、控制纤维铺层方向等近净预制体的要求，一般的方法是使用加热设备辅助，工序比较繁琐，不易实现；

综上，现有的热塑性预浸料及其制备方法所存在的不足，阻碍了复合材料制件的快速制造及在航天航空领域大范围应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出一种热塑性预浸料。

本发明的技术解决方案如下：

一种热塑性预浸料，包括纤维层、热固性树脂层、热塑性树脂层和衬纸层，其中，所述纤维层两侧分别铺覆有热固性树脂层，所述一侧或两侧的热固性树脂层上铺覆有热塑性树脂层，所述热塑性树脂层以及未铺覆热塑性树脂层的热固性树脂层上铺覆有衬纸层；

具体地，上述热塑性预浸料各层铺覆方式如下：衬纸层-热塑性树脂层-热固性树脂层-纤维层-热固性树脂层-热塑性树脂层-衬纸层，或衬纸层-热固性树脂层-纤维层-热固性树脂层-热塑性树脂层-衬纸层组成，所提供的后一种铺覆方式，使得预浸料还可以粘接定形，即利用热固性树脂层的一面粘接到另外一层或模具表面等，提高了热塑性预浸料贴合性。

本发明还提供一种热塑性预浸料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，纤维预浸：将纤维丝束预浸热固性树脂，在纤维两侧表面均形成一层连续的粘性树脂薄膜，

所得材料中热固性树脂的重量为纤维重量的10％～20％；

步骤2，热塑性树脂分散：室温下将热塑性树脂粉末均匀涂刷于步骤1所得材料的一侧或两侧，使得热塑性树脂粉末均匀分散，其中所述热塑性树脂粉末的重量为纤维重量的30％～100％；