环氧树脂复合材料(四)预浸料2
3、预浸料的质量指标
预浸料的质量指标有:外观、物理性能和成型工艺性能指标。
(1)外观纤维应相互平行,依次密排,不允许有明显的交叉和松散;树脂分布均匀并完全润湿纤维;没有外来杂物和已固化树脂颗粒及丝头、丝团等物。
(2)物理性能主要是预浸料单位面积质量ρAP,纤维单位面积质量ρAf和含胶量R三者之间有以下关系:
ρAP=ρAf/(1-R)
δP=(ρAf/ρf)+R/[(1-R)ρm]
式中ρf、ρm——分别为纤维和基体的密度(g/cm3);
δP——预浸料的厚度(cm)okmart.com。
由上可知,预浸料的单位面积质量和厚度可以通过选择和控制纤维单位面积质量ρAf和含胶量R来调节。如纤维均匀且制备预浸料的工艺过程稳定,控制严格,则纤维单位面积质量ρAf的偏差能控制在±3%,含胶量的偏差也可控制在±3%范围。
(3)成型工艺性
1)预浸料的黏度和铺覆性黏度直接影响后续的铺层操作。黏度太大则棍难铺层;太小,则层间不能自然粘贴,不能保证铺层的稳定性(可适当吹热风或红外灯烘烤以提高黏度,加以补救)。铺覆性与黏度密切相关,要求能铺制各种复杂形状且不损伤纤维。否则在制件弯曲部分纤维可能产生回跳现象,贴不实甚至将纤维折断。因此要求黏度合适,铺覆性好。黏度取决于胶液的特性、含胶量、贮存过程中固化度的增加及环境温度等因素。
2)预浸料的凝胶时间是确定固化加压时机的依据,对制品质量影响很大。测定方法是将预浸料夹在玻璃片之间。置于规定温度(通常是成型温度)的电热板上,用探针给玻璃片施加压力,胶液将从玻璃片间流出。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说,开始计时用探针拨动胶液,直到胶液不能拉丝的时间即凝胶时间。它与温度及预浸料的存放期有关。
3)预浸料树脂的流出量在成型固化过程中有部分多余的树脂从复合材料中流出。它能带出层间的气泡,降低孔隙率。流出量的多少表征了成型时树脂的流动性。它与黏度有关。若流动陛太大,则易严重流胶,造成贫胶,纤维易被冲乱;流动性过小,会使树脂分布不均,层间结合薄弱,直接影响制品的含胶量和孔隙率。因此是确定工艺参数的依据之一。流出量的测定方法有两种,一种是将预浸料试样正交铺层,在规定的温度和压力下经一定时间后,以挤出树脂的质量百分比作为树脂的流出量指标;另一种是将预浸料试样按0°/90°正交铺层为1mm厚,放在规定的温度和压力下2min,以固化后试样对角线方向的长度增加量(mm)作为流出量的指标。流出量受温度、压力、热压时间、升温速度、预浸料的含胶量及层数等因素的影响。这些影响因素均应有具体规定。
4)预浸料的挥发分含量少量挥发分有助于成型时树脂的流动,但挥发分过多会增加制品中的孔隙率,中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家特别表示,还会降低制品性能,尤其是层间剪切性能。
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