[发明专利]一种超薄预浸料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种超薄预浸料的制备方法，包括纤维层制备、树脂层制备以及超薄预浸料制备等步骤，该制备方法对每个步骤的工艺控制进行研究，可制得高质量较大尺寸的超薄预浸料，并且制得的预浸料外观质量佳，性能优异，生产成本低等特点。本发明还提供了一种使用上述制备方法制得的超薄预浸料，使用该超薄预浸料制得的复合材料层合板力学性能佳。

技术领域

本发明涉及预浸料领域，尤其涉及一种超薄预浸料及其制备方法。

背景技术

层合复合材料是应用最为广泛的复合材料结构形式之一，层合复合材料的制备方法，通常是先制备单向或织物纤维预浸料，然后按照一定的铺层方式和铺层角度将预浸料堆砌成层合复合材料。层合复合材料及其结构的性能是可以通过铺层方式和铺层角设计而改变的，但常规的纤维预浸料厚度通常为0.125～0.25mm，在设计一些复合材料结构特别是薄壁复合材料结构时，导致允许使用的铺层数量受到限制，从而大大降低了其设计空间，难以满足复合材料结构各方向的承载要求。

因此，薄层化工艺大大扩展了复合材料结构设计时的“空间”和“自由度”，减薄了单向纤维预浸料厚度，便于在规定的结构厚度下增加铺层层数，达到采用不同铺层角度实现结构各向承载要求。并且，层间界面的增加使得材料内部微裂纹扩展和分层损伤得到有效抑制，有效消除常规预浸料铺层中的纤维微曲，提高复合材料各项性能。

超薄预浸料一般是指纤维面密度不超过40g/m²，厚度不超过0.04mm的预浸料，该预浸料能够增强复合材料铺层方向的可设计性，在高端复合材料领域有重要意义。但超薄预浸料的制备一直是预浸料领域的重点与难点，其制备存在下述技术问题：第一，较大尺寸的超薄预浸料拼接缝较多，外观缺陷大，合格率低；第二，超薄预浸料的纤维层常采用小丝束纤维进行扩展，扩展倍率低，生产成本高，生产效率低；第三，高质量超薄预浸料的制备难度大，复合材料力学性能较低。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种超薄预浸料的制备方法及其制得的超薄预浸料，该制备方法包括纤维层的制备、树脂层的制备以及超薄预浸料的制备三个步骤，并对每个步骤的工艺控制进行研究，可制得高质量较大尺寸的超薄预浸料，并且制得的预浸料外观质量佳，生产成本低，使用其制得的复合材料力学性能佳。

本发明提供一种超薄预浸料的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：

1S纤维层制备：将N个纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，最终将N锭丝束所含的纤维丝展宽为预定幅宽的纤维层，其中，N为整数，并且2＜N≤25，纤维层制备速度为5～7m/min；

2S树脂层制备：将树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为60～90℃，涂布速率控制为5～20m/min；

3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，其中，控制辊压温度为55～110℃，控制加热辊压装置的间隙为5～75μm，预浸料的制备速率控制为4～7m/min。

其中，所述步骤1S中，N锭丝束展宽方式为合并展宽，其中，所述展纱装置为超声波展纱装置，其中，超声波发生器的频率为30～315MHz，超声波槽内介质包括水。

其中，所述步骤2S中，涂胶机涂胶部分包括胶轮、固定轮和调整轮，涂布温度控制为70～80℃，涂布速率控制为10～15m/min，固定轮速比控制为80～100％，调整轮速比控制为60～90％。

其中，所述步骤3S中，所述树脂层的面密度控制为7.5～20g/m²。

其中，所述步骤3S中，所述树脂层的面密度控制为8.2～12.2g/m²。