中國粉體網(wǎng)訊  預(yù)浸料是指樹脂基體在嚴(yán)格控制含量條件下浸漬增強材料，制得的具有均勻纖維面密度的樹脂基體和增強材料的組合物,，是制備復(fù)合材料的一種重要的中間過渡基材,。

樹脂和纖維是復(fù)合材料組成基礎(chǔ)，預(yù)浸料質(zhì)量好壞直接影響復(fù)合材料的性能優(yōu)劣,。采用預(yù)浸料制備復(fù)合材料能有效改善制品強度,、耐腐蝕、疲勞壽命,、耐沖擊性,，提高可設(shè)計性及制件輕量化水平。

根據(jù)樹脂基體品種的不同,，預(yù)浸料分為熱固性和熱塑性兩種。熱固性預(yù)浸料主要是由環(huán)氧樹脂,、氰酸酯樹脂,、雙馬樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體材料與增強材料復(fù)合制備的中間材料,，在航空航天,、軌道交通、體育用品等領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用數(shù)十年,，但熱固性預(yù)浸料自身也存在損傷容限低,、加工周期長、吸濕性等缺點，且由于熱固性樹脂有交聯(lián)性,，使復(fù)合材料不能重新熔融塑化,，且易與其他材料結(jié)合使用，存在回收困難的難題,。

熱塑性預(yù)浸料主要是由聚醚醚酮,、聚醚酮酮、聚酰胺,、聚丙烯,、聚苯硫醚等熱塑性樹脂與增強材料復(fù)合制備的中間材料。熱塑性復(fù)合材料有很多優(yōu)點,，如耐沖擊韌性好,、貯存期長、成型效率高,、易回收再利用,，在航空、航天,、武器裝備,、交通運輸、汽車制造等領(lǐng)域已取得廣泛應(yīng)用,。根據(jù)熱塑性樹脂預(yù)浸纖維方式的不同,，熱塑性預(yù)浸料的制備工藝分為溶液浸漬法、熔融浸漬法,、粉末浸漬法,、薄膜疊層浸漬法和纖維樹脂混合浸漬法等。

熱塑性碳纖維  圖源：無錫智上新材料科技有限公司

熱塑性預(yù)浸料制備工藝方法

溶液浸漬法

溶液浸漬法是用一種或多種有機(jī)溶劑配成溶液,，將熱塑性樹脂完全溶解于溶液中制成樹脂溶液,，然后將纖維或織物等增強體浸泡在樹脂溶液中進(jìn)行浸漬，最后使用干燥箱等加熱設(shè)備蒸發(fā)去除其中的有機(jī)溶劑,，即得到溶液浸漬法預(yù)浸料,。溶液浸漬法具有生產(chǎn)設(shè)備裝置簡單、故障率低,、能耗低,、制造成本低、預(yù)浸料的長度不受限制,、樹脂對纖維浸潤較充分等優(yōu)勢,，同時也存在溶劑揮發(fā)、生產(chǎn)環(huán)境異味大,、回收難等問題,。

溶液浸漬法制備預(yù)浸料的流程圖

熔融浸漬法

熔融浸漬法為首先用紗架,、展紗輥通過碾壓、增加張力等方式將纖維束充分展開并分布均勻,，纖維經(jīng)過加熱裝置預(yù)熱后進(jìn)入浸漬區(qū),，在一定的溫度下樹脂熔融，進(jìn)而浸潤纖維,，通過壓輥施加一定的壓力可控制樹脂含量,，最后通過冷卻環(huán)節(jié)收卷制成預(yù)浸料。熔融浸漬法與溶液浸漬法的區(qū)別在于,，前者適用于耐溶劑型熱塑性樹脂,，要求熱塑性樹脂熔融溫度低，并且在熔融狀態(tài)時化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，具有較高的表面張力,，對纖維束的展紗分散能力要求高。熔融浸漬法制備的預(yù)浸料樹脂含量控制程度高,、成型復(fù)合材料的孔隙率低,，但長時間高溫浸漬對預(yù)浸料的力學(xué)性能有較大的影響。

熔融浸漬法制備熱塑性預(yù)浸料的流程圖

粉末浸漬法

粉末浸漬法是將熱塑性樹脂粉碎成微米級,，在纖維表面均勻覆蓋微米級樹脂粉末,，經(jīng)過加熱系統(tǒng)使樹脂熔融與纖維充分浸潤復(fù)合成一體，從而制得預(yù)浸料,。粉末浸漬法分為濕法粉末浸漬法 ( 粉末懸浮法) 和干法粉末浸漬法,。

薄膜疊層浸漬法

薄膜疊層浸漬法 ( 或疊層模壓法) 是先將樹脂擠出做成薄膜，再將薄膜與纖維采用層層鋪放堆疊,，最后通過熱壓方式將熱塑性樹脂熔融充分浸漬纖維職稱預(yù)浸料,。

薄膜疊層浸漬法制備預(yù)浸料的流程圖

纖維樹脂混合浸漬法

纖維樹脂混合浸漬法 ( 或纖維混合法) 是先將熱塑性樹脂制造為纖維形狀，再與增強纖維混合制成纖維束或者混合紗,、編織物,、混合料，因以紗線形式混合,，浸漬更加充分,，樹脂含量得到較好的控制,，成型方式多采用纏繞成型,，具有成型效率高的特點，多應(yīng)用在復(fù)雜型面的產(chǎn)品上,。

熱塑性預(yù)浸料應(yīng)用領(lǐng)域

熱塑性預(yù)浸料常溫下具有性質(zhì)穩(wěn)定的特點，受貯存壽命的限制極小,，使熱塑性預(yù)浸料在制備復(fù)合材料制件的過程中有較寬的工藝窗口,，具備進(jìn)一步降低成本及可回收再利用的批量化應(yīng)用優(yōu)勢,，故在航空航天等對輕量化、低成本均有較高需求的領(lǐng)域得到快速發(fā)展,。熱塑性復(fù)合材料不僅具有優(yōu)良的機(jī)械性能,，還具有雷達(dá)傳輸與吸波等突出特性，已在不同型號飛機(jī)上應(yīng)用的重要零部件有貨艙地板,、垂尾,、水平尾、起落架艙門,、扭矩盒,、翼肋,、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣罩,、設(shè)備機(jī)架側(cè)板、增壓隔框等,。

熱塑性復(fù)合材料不僅力學(xué)性能優(yōu)異而且可回收再利用,，是可重復(fù)使用航天器的理想材料，在加筋壁板結(jié)構(gòu),、大型運載火箭的殼體結(jié)構(gòu),、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)件,、太陽能飛機(jī)機(jī)翼和外殼,、飛行器發(fā)動機(jī)殼體、衛(wèi)星天線及其支撐結(jié)構(gòu),、適配器等航天結(jié)構(gòu)件上得到大量應(yīng)用,，表現(xiàn)出了優(yōu)異的減重及高耐溫效果，很多熱塑性復(fù)合材料成果已經(jīng)轉(zhuǎn)化成熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)線,，為我國航天事業(yè)提供材料支撐,。

參考來源：

岳偉等,，熱塑性預(yù)浸料的制備技術(shù)及研究進(jìn)展

皮展鵬等,，增材制造用碳纖維預(yù)浸料制備技術(shù)研究進(jìn)展

李博瀾，碳纖維增強聚醚酮酮復(fù)合材料的溶液法制備技術(shù)及其拉伸性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）

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