预浸料概述
(资料图片)
预浸料是用树脂基体在一定条件下浸渍连续纤维、织物和短切纤维所制成的树脂基/增强材料组合体,是制造先进复合材料部件的一种材料形式。
热固性树脂在高温下经过化学反应完成固化,将预浸料转化成高性能的固体结构材料,也就是热固性树脂基复合材料,这种材料轻质高强,经久耐用,并且耐高温,刚性好。
20世纪80年代的早期预浸料被认为是一种特种材料形式,在航空业用于次级结构,约占飞机结构重量的5%。今天,预浸料已经可以用于大型商用飞机的主结构,在空客的A350上以及波音的B787上其用量已经占飞机结构重量的50%以上。其不但在航空航天上的应用得到快速发展,而且在风能、汽车、体育器材、工业机械等行业的应用也与日俱增,以至于某些部件,出于对比强度、比刚度、疲劳性能、设计自由度的追求使得预浸料的使用超过了金属,且有不断增长的趋势。
本文主要内容
概况
1.高性能复合材料的主要技术
2.为什么使用复合材料?
3.什么是预浸料?
4.预浸料应用在哪里
纤维和织物的性能
1.纤维的性能
2.织物的编织形式有哪些?
3.影响增强织物选择的因素有哪些?
基体性能
1.什么是基体?
2.不同热固性树脂的性能有哪些?
3.不同树脂的温度/力学性能如何比较?
预浸料性能
1.为什么使用预浸料?
2.预浸料是如何生产的?
01
概况
高性能复合材料的主要技术
依照材料的性能和用量,预浸料和其它高性能复合材料技术的比较如下图:
为什么使用复合材料?
复合材料具有重量轻、强度高、刚度好的特点。
什么是预浸料?
预浸料由基体材料(树脂)和纤维增强材料组成,用于复合材料部件制造。
预浸料应用于哪些领域?
02
纤维和织物的性能
什么是纤维的特性?
作为增强材料,纤维为复合材料提供了超常的性能,例如优异的比强度和比刚度,良好的热、电、化学性能等,和金属部件相比还能显著减重。
织物的纺织形式有哪些?
织物至少有两个方向的纱线纺织而成,即经纱和纬纱。
不同的织物形式具有不同的铺覆性能以及不同的纤维曲折程度,低曲折程度的纤维可以承载更高的载荷,提供更好的力学性能,因为其纤维更直;铺覆性能好的织物则更容易铺贴于型面复杂的模具。
织物方式可分为三种:
影响增强材料选择的主要因素有哪些?
03
基体性能
什么是基体?
在复合材料中,基体的作用是支撑纤维并将纤维粘合成一个整体,以及保持纤维的方向和位置,好的基体材料能够尽可能多的将外部载荷传递给纤维。基体还决定了复合材料的耐环境性和最高使用温度。
在热固性树脂基复合材料中,基体即是热固性树脂。
固化过程简单讲就是预聚物的交联反应,一旦反应完成,则聚合物就会完全固化。
热固性树脂的固化机理(以环氧树脂为例)和不同组分的作用如下:
不同热固性树脂的性能
热固性树脂主要有三种类型:环氧树脂,酚醛树脂和双马来酰亚胺树脂。下表归纳了每种树脂的优点和主要用途
不同树脂的温度/力学性能
04
预浸料性能
为什么使用预浸料?
预浸料是如何生产的?
下期预告:预浸料工艺
原文标题:【复合材料前沿】预浸料技术手册(上)
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