[發明專利]一種熱塑性預浸料及制備方法

在審

• 申請號: 201610935019.4
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN108016106A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 畢向軍;許亞洪
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: B32B27/10
• 分類號: B32B27/10;B32B27/12;B32B37/08;B32B38/08;B32B9/00;B32B9/04;B32B27/28
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本發明提出一種熱塑性預浸料及制備方法，該預浸料是由連續增強纖維和熱固、熱塑樹脂組成，分為四種層面即纖維層、熱固性樹脂層、熱塑性樹脂層、襯紙層，本發明通過在熱塑性預浸料內增加熱固性樹脂層，提高材料的可彎折性、貼合性，便于近直角、高曲率等復雜結構構件層組之間的鋪覆，為熱塑性預浸料的使用降低了技術門檻，本發明提出的制備方法未采用加熱熔融步驟，避免了樹脂過熱氧化的過程，為保持熱塑性預浸料穩定性提供了新方案。

技術領域

本發明涉及一種熱塑性預浸料及制備方法，屬于復合材料制造領域。

背景技術

連續纖維熱塑性預浸料一般是指將連續纖維或織物經過特殊過程用熱塑性樹脂按比例分配或充分浸漬，后預壓制備而成的片狀材料，是熱塑性復合材料制備所需的中間材料之一，使用時，依據設計鋪層形式將預浸料層疊放至模具中，經加熱熔融使樹脂基體軟化流動、充模，冷卻固結成為預想的熱塑性復合材料制件，連續纖維熱塑性預浸料的制備方法大致為兩大類：預浸法和后預浸法，兩者的不同是預浸樹脂是否需要預先均勻浸潤纖維；方法包括有溶液法、熔融法、聚合法(預浸法)和靜電粉末法、薄膜層迭法、纖維混編法(后預浸法)(連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料的研究進展，《玻璃鋼/復合材料》2013年6期，田振生、劉大偉、李剛、楊小平)；

以上兩種制備方法以及所制備出的預浸料存在明顯的缺點和不足：

1)材料制備容易受熱氧化：在預浸法制備預浸料過程中，需要熱塑性樹脂受熱熔融流動浸漬纖維絲束，例如所述的靜電粉末法是利用靜電吸附將帶靜電的樹脂粉末沉積到纖維上，再經過高溫將樹脂熔融并浸入到纖維中，要求樹脂粉末粒徑在5～10μm，而制備粒徑在10μm以下的樹脂顆粒難度較大，并且整個過程熱塑性樹脂持續受熱，在空氣狀態下，分子鏈受到外界影響容易發生斷鏈、交聯、再反應等化學反應，改變或降低材料的力學、功能和外觀；

2)鋪覆性差：熱塑性樹脂是分子鏈很長的大分子相互纏結、團聚并結晶，在Tg溫度以下分子鏈處于玻璃態，表現材料的高強高模的性質，宏觀來看樹脂不可流動，難以塑性變形和彎曲，不能實現自粘接等，纖維浸漬樹脂后，需要加熱熔融形成預浸料，而加熱熔融后所得材質比較硬，在復雜結構表面如曲率大的表面、轉角，難以貼實、覆形，難以實現層間緊密貼合、控制纖維鋪層方向等近凈預制體的要求，一般的方法是使用加熱設備輔助，工序比較繁瑣，不易實現；

綜上，現有的熱塑性預浸料及其制備方法所存在的不足，阻礙了復合材料制件的快速制造及在航天航空領域大范圍應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的不足，提出一種熱塑性預浸料。

本發明的技術解決方案如下：

一種熱塑性預浸料，包括纖維層、熱固性樹脂層、熱塑性樹脂層和襯紙層，其中，所述纖維層兩側分別鋪覆有熱固性樹脂層，所述一側或兩側的熱固性樹脂層上鋪覆有熱塑性樹脂層，所述熱塑性樹脂層以及未鋪覆熱塑性樹脂層的熱固性樹脂層上鋪覆有襯紙層；

具體地，上述熱塑性預浸料各層鋪覆方式如下：襯紙層-熱塑性樹脂層-熱固性樹脂層-纖維層-熱固性樹脂層-熱塑性樹脂層-襯紙層，或襯紙層-熱固性樹脂層-纖維層-熱固性樹脂層-熱塑性樹脂層-襯紙層組成，所提供的后一種鋪覆方式，使得預浸料還可以粘接定形，即利用熱固性樹脂層的一面粘接到另外一層或模具表面等，提高了熱塑性預浸料貼合性。

本發明還提供一種熱塑性預浸料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，纖維預浸：將纖維絲束預浸熱固性樹脂，在纖維兩側表面均形成一層連續的粘性樹脂薄膜，

所得材料中熱固性樹脂的重量為纖維重量的10％～20％；

步驟2，熱塑性樹脂分散：室溫下將熱塑性樹脂粉末均勻涂刷于步驟1所得材料的一側或兩側，使得熱塑性樹脂粉末均勻分散，其中所述熱塑性樹脂粉末的重量為纖維重量的30％～100％；