本發(fā)明涉及預(yù)浸料領(lǐng)域，尤其涉及一種超薄預(yù)浸料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：層合復(fù)合材料是應(yīng)用最為廣泛的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式之一，層合復(fù)合材料的制備方法，通常是先制備單向或織物纖維預(yù)浸料，然后按照一定的鋪層方式和鋪層角度將預(yù)浸料堆砌成層合復(fù)合材料。層合復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的性能是可以通過(guò)鋪層方式和鋪層角設(shè)計(jì)而改變的，但常規(guī)的纖維預(yù)浸料厚度通常為0.125～0.25mm，在設(shè)計(jì)一些復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特別是薄壁復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)致允許使用的鋪層數(shù)量受到限制，從而大大降低了其設(shè)計(jì)空間，難以滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)各方向的承載要求。因此，薄層化工藝大大擴(kuò)展了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的“空間”和“自由度”，減薄了單向纖維預(yù)浸料厚度，便于在規(guī)定的結(jié)構(gòu)厚度下增加鋪層層數(shù)，達(dá)到采用不同鋪層角度實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)各向承載要求。并且，層間界面的增加使得材料內(nèi)部微裂紋擴(kuò)展和分層損傷得到有效抑制，有效消除常規(guī)預(yù)浸料鋪層中的纖維微曲，提高復(fù)合材料各項(xiàng)性能。超薄預(yù)浸料一般是指纖維面密度不超過(guò)40g/m2，厚度不超過(guò)0.04mm的預(yù)浸料，該預(yù)浸料能夠增強(qiáng)復(fù)合材料鋪層方向的可設(shè)計(jì)性，在高端復(fù)合材料領(lǐng)域有重要意義。但超薄預(yù)浸料的制備一直是預(yù)浸料領(lǐng)域的重點(diǎn)與難點(diǎn)，其制備存在下述技術(shù)問(wèn)題：第一，較大尺寸的超薄預(yù)浸料拼接縫較多，外觀缺陷大，合格率低；第二，超薄預(yù)浸料的纖維層常采用小絲束纖維進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展倍率低，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低；第三，高質(zhì)量超薄預(yù)浸料的制備難度大，復(fù)合材料力學(xué)性能較低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在解決上面描述的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供一種超薄預(yù)浸料的制備方法及其制得的超薄預(yù)浸料，該制備方法包括纖維層的制備、樹(shù)脂層的制備以及超薄預(yù)浸料的制備三個(gè)步驟，并對(duì)每個(gè)步驟的工藝控制進(jìn)行研究，可制得高質(zhì)量較大尺寸的超薄預(yù)浸料，并且制得的預(yù)浸料外觀質(zhì)量佳，生產(chǎn)成本低，使用其制得的復(fù)合材料力學(xué)性能佳。本發(fā)明提供一種超薄預(yù)浸料的制備方法，所述制備方法包括下述步驟：1S纖維層制備：將N個(gè)紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，最終將N錠絲束所含的纖維絲展寬為預(yù)定幅寬的纖維層，其中，N為整數(shù)，并且2＜N≤25，纖維層制備速度為5～7m/min；2S樹(shù)脂層制備：將樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為60～90℃，涂布速率控制為5～20m/min；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，其中，控制輥壓溫度為55～110℃，控制加熱輥壓裝置的間隙為5～75μm，預(yù)浸料的制備速率控制為4～7m/min。其中，所述步驟1S中，N錠絲束展寬方式為合并展寬，其中，所述展紗裝置為超聲波展紗裝置，其中，超聲波發(fā)生器的頻率為30～315MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)包括水。其中，所述步驟2S中，涂膠機(jī)涂膠部分包括膠輪、固定輪和調(diào)整輪，涂布溫度控制為70～80℃，涂布速率控制為10～15m/min，固定輪速比控制為80～100％，調(diào)整輪速比控制為60～90％。其中，所述步驟3S中，所述樹(shù)脂層的面密度控制為7.5～20g/m2。其中，所述步驟3S中，所述樹(shù)脂層的面密度控制為8.2～12.2g/m2。其中，所述步驟1S中，N錠絲束展寬方式為合并展寬，制得的纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷，并且，所述紗筒的放紗張力為8～15N，所述牛皮紙的放卷張力為30～50N，所述纖維層收卷張力為130～170N。其中，所述步驟2S中，離型紙張力為200～300N，膠輪壓力控制為0.5～1MPa。其中，所述步驟3S中，所述加熱輥壓裝置包括四組加熱輥壓設(shè)備，加熱輥壓設(shè)備的間隙控制為10～60μm，四組加熱輥壓設(shè)備的溫度依次控制為80～100℃、80～105℃、80～105℃和55～75℃。其中，所述步驟3S中，第一及第二組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第一熱板，第二及第三組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第二熱板，第一熱板溫度控制為80～95℃，第二熱板溫度控制為80～95℃。并且，所述樹(shù)脂層與纖維層經(jīng)過(guò)加熱輥壓裝置后，還經(jīng)過(guò)冷卻板，降溫剝離上層離型紙，制得所述超薄預(yù)浸料，其中所述冷卻板溫度控制為10～20℃。其中，所述步驟1S中，所述展紗裝置為超聲波展紗裝置，制得的纖維層的幅寬控制為500mm，所述步驟3S中，所述纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm。本發(fā)明還提供一種使用上述的超薄預(yù)浸料的制備方法制備的超薄預(yù)浸料，其中，所述纖維層為碳纖維層、玻璃纖維層、芳綸纖維層、聚乙烯纖維層和聚酰亞胺纖維層中的一種；其中，所述樹(shù)脂層為環(huán)氧樹(shù)脂層、聚氨酯樹(shù)脂層、氰酸酯樹(shù)脂層和聚酰亞胺樹(shù)脂層中的一種；并且，所述纖維層質(zhì)量占所述預(yù)浸料總質(zhì)量的45～70％。其中，所述纖維層由牌號(hào)為T(mén)700SC-12K、M30SC-18K的碳纖維絲束制得。其中，所述纖維層為碳纖維層，所述樹(shù)脂層為環(huán)氧樹(shù)脂層，所述超薄預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為20～40g/m2，樹(shù)脂層面密度為8.2～12.2g/m2，厚度為0.02～0.04mm。根據(jù)本發(fā)明提供的超薄預(yù)浸料的制備方法，主要的創(chuàng)新點(diǎn)是通過(guò)對(duì)每個(gè)步驟的工藝控制進(jìn)行研究，能夠制得高質(zhì)量較大尺寸的超薄預(yù)浸料，并且制得的預(yù)浸料外觀質(zhì)量佳，生產(chǎn)成本低，而且使用其制得的復(fù)合材料力學(xué)性能佳。具體地，根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法包括纖維層制備、樹(shù)脂層制備和超薄預(yù)浸料的制備三個(gè)步驟：纖維層的制備步驟主要將N錠絲束擴(kuò)展合并為預(yù)定幅寬的纖維層，具體地將N個(gè)紗筒固定在紗架上，各紗筒所含的纖維絲經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，最終展寬為預(yù)定幅寬的纖維層，其中，N為整數(shù)，并且2＜N≤25，在該步驟中，控制纖維層制備速度為5～7m/min，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，有效控制纖維層的均勻性與幅寬。為了進(jìn)一步減少超薄預(yù)浸料外觀缺陷，并提高機(jī)械性能，優(yōu)選地，該展寬方式為合并展寬，即在N錠絲束展寬的過(guò)程中，展寬絲束同時(shí)進(jìn)行合并，該方式能夠最大程度的減少不同錠展寬絲間的縫隙，將N錠紗束展寬合并為均勻的纖維層。優(yōu)選地，展紗裝置為超聲波展紗裝置。進(jìn)一步地，為了保證纖維的展寬倍率及合并效果，控制超聲波槽內(nèi)的液態(tài)介質(zhì)主要為工業(yè)級(jí)純凈水，并且超聲波發(fā)生器的頻率為30～315MHz。該操作條件下，纖維束展寬薄化效果更佳。更進(jìn)一步地，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷，紗筒放紗張力、牛皮紙放卷張力及纖維層收卷張力的控制，以及與超聲波發(fā)生器頻率和超聲介質(zhì)的配合，是多錠纖維束展寬合并的關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)中常采用的展紗方法為碾壓法、氣流法和超聲波法，但這三種方法中通常將纖維束展寬后直接收絲，即N錠纖維束展寬分別收絲得到N錠展寬絲束，在后序工藝復(fù)合時(shí)纖維層存在縫隙的可能性大，導(dǎo)致超薄預(yù)浸料產(chǎn)品外觀缺陷較多。本發(fā)明優(yōu)選地，控制紗筒的放紗張力為8～15N,牛皮紙的放卷張力為30～50N，所述纖維層收卷張力為130～170N，各參數(shù)的配合能夠使N錠纖維束展寬的同時(shí)進(jìn)行合并，合并與展寬同時(shí)進(jìn)行，最終制得均一的纖維層，不僅有效減少對(duì)絲束的損傷，并且制得的纖維層卷平整均一。樹(shù)脂層的制備步驟主要將樹(shù)脂加熱溶膠后，均勻涂布在離型紙上制得樹(shù)脂層，其中離型紙?jiān)谀z輪與固定輪間隙中穿過(guò)，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中固定輪將樹(shù)脂涂布在離型紙上。在該過(guò)程中，涂布的溫度控制為60～90℃，涂布溫度對(duì)樹(shù)脂層的質(zhì)量有較大影響，溫度過(guò)高易導(dǎo)致樹(shù)脂溶膠的黏度降低，影響樹(shù)脂層的樹(shù)脂量，涂布溫度過(guò)低則易導(dǎo)致黏度增大，影響樹(shù)脂層的均勻度，優(yōu)選地，涂布溫度控制為70～80℃。涂布速率是影響樹(shù)脂層質(zhì)量的另一個(gè)關(guān)鍵因素，該速率具體指離型紙運(yùn)轉(zhuǎn)速率，本發(fā)明控制為5～20m/min，優(yōu)選為10～15m/min。為了更好地控制樹(shù)脂層質(zhì)量，本發(fā)明對(duì)固定輪以及調(diào)整輪的操作參數(shù)做了進(jìn)一步研究，具體地針對(duì)各輪運(yùn)轉(zhuǎn)的速率與涂布速率之比進(jìn)行了研究。固定輪速率與涂布速率之比定義為固定輪速比，該比值控制為80～100％，類似地將調(diào)整輪速率與涂布速率之比控制為60～90％，該參數(shù)的控制能夠保持樹(shù)脂含量及樹(shù)脂層面密度的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，樹(shù)脂層的面密度控制為7.5～20g/m2，該面密度的樹(shù)脂層能夠有效地與纖維層進(jìn)行浸潤(rùn)，并且制得的超薄預(yù)浸料較薄，樹(shù)脂含量較低，機(jī)械性能更佳。更優(yōu)選地，樹(shù)脂層的面密度控制為8.2～12.2g/m2。進(jìn)一步地，離型紙的張力控制為200～300N，膠輪的壓力控制為0.5～1Mpa。離型紙的張力控制影響離型紙的平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)而影響樹(shù)脂層的均勻性；膠輪的壓力控制進(jìn)一步保證了樹(shù)脂層的面密度以及整體的均勻性，上述參數(shù)的控制能夠進(jìn)一步提高樹(shù)脂層質(zhì)量。超薄預(yù)浸料制備步驟主要是將兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中，形成超薄預(yù)浸料，該過(guò)程需對(duì)樹(shù)脂層及纖維層構(gòu)成的料坯進(jìn)行加熱輥壓，最終制得纖維分布均勻的預(yù)浸料。具體地，加熱輥壓裝置包括上下相對(duì)應(yīng)的輥壓設(shè)備，并且相對(duì)應(yīng)的設(shè)備在垂直預(yù)浸料運(yùn)動(dòng)方向上的間隙可進(jìn)行調(diào)節(jié)，料坯經(jīng)過(guò)間隙的同時(shí)被施加溫度與壓力進(jìn)而制得預(yù)浸料。其中，制備過(guò)程的溫度控制為55～110℃，加熱輥壓裝置的間隙控制為5～75μm，預(yù)浸料的制備速率控制為4～7m/min，在該工藝參數(shù)下樹(shù)脂層能夠更好地浸潤(rùn)至纖維層中，并有效地控制預(yù)浸料厚度。優(yōu)選地，加熱輥壓裝置具體包括四組加熱輥壓設(shè)備，并且四組加熱輥壓設(shè)備的間隙控制為10～60μm。優(yōu)選地，四組加熱輥壓設(shè)備的溫度依次控制為80～100℃、80～105℃、80～105℃和55～75℃，該設(shè)計(jì)使得料坯經(jīng)過(guò)多次升溫輥壓過(guò)程，促進(jìn)料坯中樹(shù)脂、纖維絲的均勻分布，并且進(jìn)一步降低預(yù)浸料厚度，特別地，料坯經(jīng)過(guò)第四組加熱輥壓設(shè)備時(shí)，溫度有一定降低，更利于預(yù)浸料后續(xù)的降溫剝離操作。四組加熱輥壓設(shè)備的配合，有效提高超薄預(yù)浸料的質(zhì)量以及制得的層壓板的力學(xué)性能。更優(yōu)選地，第一及第二組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第一熱板，第二及第三組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第二熱板，熱板對(duì)料坯進(jìn)行加熱但并不施加壓力，第一熱板溫度控制為80～95℃，第二熱板溫度控制為80～95℃，進(jìn)一步促進(jìn)樹(shù)脂的流動(dòng)性，提高預(yù)浸料質(zhì)量，特別地，預(yù)浸料坯經(jīng)過(guò)前三組加熱輥壓設(shè)備時(shí)，經(jīng)過(guò)加熱輥壓-熱板加熱-加熱輥壓-熱板加熱-加熱輥壓的過(guò)程，使得樹(shù)脂、纖維絲分布均勻，超薄預(yù)浸料性能更佳。料坯經(jīng)過(guò)加熱輥壓裝置后，還經(jīng)過(guò)冷卻板，降低溫度并剝離上層樹(shù)脂層上的離型紙，其中溫度控制為10～20℃，該控制過(guò)程進(jìn)一步增加了上述有益效果。將纖維層展寬變薄并且為均一的整體以及樹(shù)脂層的制備是生產(chǎn)超薄預(yù)浸料的難點(diǎn)，因此，纖維層和樹(shù)脂層的制備過(guò)程需對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。使用本發(fā)明提供的制備方法可制得較大尺寸超薄預(yù)浸料，并且無(wú)拼接縫。具體地，控制步驟1S中合并展寬后制得的纖維層的幅寬為500mm，進(jìn)行超薄預(yù)浸料制備的過(guò)程中，將兩卷纖維層進(jìn)行并列拼接，進(jìn)而控制預(yù)浸料幅寬為1000mm，該過(guò)程理論僅產(chǎn)生一條拼接縫，但該拼接縫在預(yù)浸料的制備過(guò)程中可控制肉眼不可見(jiàn)。另一方面，在樹(shù)脂層的制備過(guò)程需對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。進(jìn)一步地，遵循樹(shù)脂層的制備方法制得樹(shù)脂層后，還需在該層取5處樣品，進(jìn)行面密度的測(cè)定，評(píng)測(cè)樹(shù)脂層的均一性與面密度是否達(dá)標(biāo)。并控制樹(shù)脂層的面密度為8.2～12.2g/m2。使用質(zhì)量符合該標(biāo)準(zhǔn)的樹(shù)脂層，能夠更好地與幅寬為1000mm的纖維層進(jìn)行浸潤(rùn)，并且，該操作方式在預(yù)浸料的制備過(guò)程中僅需使用兩卷纖維層，幅寬可達(dá)1000mm，無(wú)需頻繁更換纖維紗錠，理論上僅存在的一條拼接縫，進(jìn)行預(yù)浸料制備步驟之后肉眼不可見(jiàn)，制得外觀質(zhì)量及性能佳的超薄預(yù)浸料，有效提高了超薄預(yù)浸料的生產(chǎn)效率，降低成本。作為本發(fā)明的優(yōu)選示例，所述超薄預(yù)浸料的制備方法包括下述步驟：1S纖維層制備：將N個(gè)紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，其中，紗筒的放紗張力為8～15N，最終將N錠絲束所含的纖維絲合并展寬為500mm幅寬的纖維層，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷，其中，N為整數(shù)，并且2＜N≤25；其中，所述展紗裝置為超聲波展紗裝置，超聲波發(fā)生器的頻率為30～315MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)包括水，牛皮紙的放卷張力為30～50N，纖維層收卷張力為130～170N，纖維層制備速度為5～7m/min；2S樹(shù)脂層制備：將樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為70～80℃，涂布速率控制為10～15m/min，固定輪速比控制為80～100％，調(diào)整輪速比控制為60～90％，離型紙張力為200～300N，膠輪壓力控制為0.5～1MPa；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，其中，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm，并且樹(shù)脂層的面密度控制為7.5～20g/m2；其中，控制輥壓溫度為55～110℃，控制加熱輥壓裝置的間隙為5～75μm，預(yù)浸料的制備速率控制為4～7m/min。作為本發(fā)明的優(yōu)選示例，所述超薄預(yù)浸料的制備方法包括下述步驟：1S纖維層制備：將N個(gè)紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，其中，紗筒的放紗張力為8～15N，最終將N錠絲束所含的纖維絲合并展寬為500mm幅寬的纖維層，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷，其中，N為整數(shù)，并且2＜N≤25；其中，所述展紗裝置為超聲波展紗裝置，超聲波發(fā)生器的頻率為30～315MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)包括水，牛皮紙的放卷張力為30～50N，纖維層收卷張力為130～170N，纖維層制備速度為5～7m/min；2S樹(shù)脂層制備：將樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為70～80℃，涂布速率控制為10～15m/min，固定輪速比控制為80～100％，調(diào)整輪速比控制為60～90％，離型紙張力為200～300N，膠輪壓力控制為0.5～1MPa；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，其中，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm，并且樹(shù)脂層的面密度控制為8.2～12.2g/m2；其中，加熱輥壓裝置包括四組加熱輥壓設(shè)備，第一及第二組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第一熱板，第二及第三組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第二熱板，，加熱輥壓設(shè)備及熱板的溫度依次控制為80～100℃、80～105℃、80～105℃和55～75℃，第一熱板溫度控制為80～95℃，第二熱板溫度控制為80～95℃，加熱輥壓設(shè)備的間隙控制為10～60μm，樹(shù)脂層與纖維層經(jīng)過(guò)加熱輥壓裝置后，還經(jīng)過(guò)冷卻板，降溫剝離離型紙，制得所述超薄預(yù)浸料，其中所述冷卻板溫度控制為10～20℃，預(yù)浸料的制備速率控制為4～7m/min。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種使用上述制備方法制備的超薄預(yù)浸料。具體地，所述纖維層為碳纖維層、玻璃纖維層、芳綸纖維層、聚乙烯纖維層和聚酰亞胺纖維層中的一種；所述樹(shù)脂層為環(huán)氧樹(shù)脂層、聚氨酯樹(shù)脂層、氰酸酯樹(shù)脂層和聚酰亞胺樹(shù)脂層中的一種；其中，控制纖維層質(zhì)量占預(yù)浸料總質(zhì)量的45～70％，較高的纖維含量能夠有效增加制備復(fù)合材料后的材料的抗拉強(qiáng)度。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的制備方法非常適合碳纖維預(yù)浸料的制備，特別適合牌號(hào)為T(mén)700SC-12K和M30SC-18K的大絲束的碳纖維絲束。由于小絲束價(jià)格較高，因此使用該大絲束碳纖維為原料進(jìn)行制備超薄預(yù)浸料能夠減少成本，并且能進(jìn)一步提高超薄預(yù)浸料及層合板的力學(xué)性能。更優(yōu)選地，該預(yù)浸料的樹(shù)脂層為環(huán)氧樹(shù)脂層。特別地，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)使用上述制備方法制得的一種較大尺寸超薄預(yù)浸料，該預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為20～40g/m2，樹(shù)脂層面密度為8.2～12.2g/m2，厚度為0.02～0.04mm。本發(fā)明針對(duì)每個(gè)步驟的工藝控制進(jìn)行研究，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果體現(xiàn)在：第一，本發(fā)明控制參數(shù)較多，制備過(guò)程纖維層、樹(shù)脂層及預(yù)浸料質(zhì)量控制穩(wěn)定，有效解決了高質(zhì)量超薄預(yù)浸料制備難度大的技術(shù)問(wèn)題。第二，本發(fā)明制得的超薄預(yù)浸料可實(shí)現(xiàn)較大尺寸超薄預(yù)浸料的制備，有效減少外觀缺陷，并且質(zhì)量佳，合格率高。第三，本發(fā)明可使用大絲束纖維束進(jìn)行超薄預(yù)浸料的制備，有效提高預(yù)浸料制備的層合板力學(xué)性能的同時(shí)，有效提高生產(chǎn)效率，大幅降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的超薄預(yù)浸料制備方法及超薄預(yù)浸料的有益效果將通過(guò)實(shí)施例給出具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。附圖說(shuō)明并入到說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理，在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記用于表示類似的要素，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種超薄預(yù)浸料的制備流程圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。實(shí)施例11S纖維層制備：將25錠牌號(hào)為T(mén)700SC-12K的碳纖維紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，最終將25錠絲束所含的纖維絲展寬為500mm幅寬的纖維層，其中，纖維層制備速度為5m/min；2S樹(shù)脂層制備：將環(huán)氧樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為70℃，涂布速率控制為10m/min；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，其中，控制輥壓溫度為80℃，控制加熱輥壓裝置的間隙為60μm左右，預(yù)浸料的制備速率控制為4m/min。制得超薄預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為40g/m2，厚度為0.04mm。實(shí)施例21S纖維層制備：將19錠牌號(hào)為T(mén)700SC-12K的碳纖維紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，其中，紗筒的放紗張力為8N，最終將19錠絲束所含的纖維絲合并展寬為500mm幅寬的纖維層，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷；并且，超聲波展紗裝置中，超聲波發(fā)生器的頻率為100MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)為工業(yè)級(jí)純凈水，牛皮紙的放卷張力為30N，纖維層收卷張力為130N，纖維層制備速度為6m/min；2S樹(shù)脂層制備：將環(huán)氧樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為70℃，涂布速率控制為15m/min，固定輪速比控制為80％，調(diào)整輪速比控制為60％，離型紙張力為200N，膠輪壓力控制為0.5MPa；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，其中，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm，并且樹(shù)脂層的面密度控制為10g/m2；其中，控制輥壓溫度為90℃，控制加熱輥壓裝置的間隙為50μm左右，預(yù)浸料的制備速率控制為7m/min。制得超薄預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為30g/m2，厚度為0.03mm。實(shí)施例31S纖維層制備：將14錠牌號(hào)為T(mén)700SC-12K的碳纖維紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，其中，紗筒的放紗張力為15N，最終將14錠絲束所含的纖維絲合并展寬為500mm幅寬的纖維層，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷；并且，超聲波展紗裝置中，超聲波發(fā)生器的頻率為100MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)為工業(yè)級(jí)純凈水，牛皮紙的放卷張力為30N，纖維層收卷張力為150N，纖維層制備速度為7m/min；2S樹(shù)脂層制備：將環(huán)氧樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為75℃，涂布速率控制為12m/min，固定輪速比控制為95％，調(diào)整輪速比控制為74％，離型紙張力為260N，膠輪壓力控制為0.75MPa；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，其中，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm，并且樹(shù)脂層的面密度控制為12.2g/m2；其中，加熱輥壓裝置包括四組加熱輥壓設(shè)備，第一及第二組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第一熱板，第二及第三組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第二熱板，加熱輥壓設(shè)備的溫度依次控制為80℃、100℃、95℃、72℃，第一熱板和第二熱板的溫度均為95℃，加熱輥壓設(shè)備的間隙控制為45μm左右，樹(shù)脂層與纖維層經(jīng)過(guò)加熱輥壓裝置后，還經(jīng)過(guò)冷卻板，降溫剝離上層離型紙，制得所述超薄預(yù)浸料，其中所述降溫輥溫度控制為20℃，預(yù)浸料的制備速率控制為5m/min。制得超薄預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為22.4g/m2，厚度為0.022mm。實(shí)施例41S纖維層制備：將15錠牌號(hào)為T(mén)700SC-12K的碳纖維紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，其中，紗筒的放紗張力為10N，最終將15錠絲束所含的纖維絲合并展寬為500mm幅寬的纖維層，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷；并且，超聲波展紗裝置中，超聲波發(fā)生器的頻率為200MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)為工業(yè)級(jí)純凈水，牛皮紙的放卷張力為50N，纖維層收卷張力為170N，纖維層制備速度為5m/min；2S樹(shù)脂層制備：將環(huán)氧樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為72℃，涂布速率控制為10m/min，固定輪速比控制為90％，調(diào)整輪速比控制為72％，離型紙張力為240N，膠輪壓力控制為0.72MPa；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，其中，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm，并且樹(shù)脂層的面密度控制為9.8g/m2；其中，加熱輥壓裝置包括四組加熱輥壓設(shè)備，第一及第二組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第一熱板，第二及第三組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第二熱板，加熱輥壓設(shè)備的溫度依次控制為90℃、105℃、80℃、60℃，第一熱板和第二熱板的溫度均為90℃，加熱輥壓設(shè)備的間隙控制為48μm左右，樹(shù)脂層與纖維層經(jīng)過(guò)加熱輥壓裝置后，還經(jīng)過(guò)冷卻板，降溫剝離上層離型紙，制得所述超薄預(yù)浸料，其中所述降溫輥溫度控制為15℃，預(yù)浸料的制備速率控制為6m/min。制得超薄預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為24g/m2，厚度為0.024mm。實(shí)施例51S纖維層制備：將13錠牌號(hào)為T(mén)700SC-12K的碳纖維紗筒固定在紗架上，絲束依次經(jīng)過(guò)放紗裝置、展紗裝置、干燥裝置和收卷裝置，其中，紗筒的放紗張力為12N，最終將13錠絲束所含的纖維絲合并展寬為500mm幅寬的纖維層，纖維層鋪設(shè)在牛皮紙上進(jìn)行收卷；并且，超聲波展紗裝置中，超聲波發(fā)生器的頻率為200MHz，超聲波槽內(nèi)介質(zhì)為工業(yè)級(jí)純凈水，牛皮紙的放卷張力為45N，纖維層收卷張力為155N，纖維層制備速度為5.5m/min；2S樹(shù)脂層制備：將環(huán)氧樹(shù)脂加熱熔膠后，使用涂膠機(jī)將膠狀樹(shù)脂均勻涂布在離型紙上，制得樹(shù)脂層，其中，涂布溫度控制為80℃，涂布速率控制為15m/min，固定輪速比控制為100％，調(diào)整輪速比控制為90％，離型紙張力為300N，膠輪壓力控制為0.7MPa；3S超薄預(yù)浸料制備：取兩組步驟2S制得的樹(shù)脂層分設(shè)在纖維層上下方，其中，將其穿過(guò)加熱輥壓裝置的間隙，使兩層樹(shù)脂層浸潤(rùn)至纖維層中制得超薄預(yù)浸料，纖維層為兩組步驟1S制得的纖維層并列拼接而成，幅寬控制為1000mm，并且樹(shù)脂層的面密度控制為8.2g/m2；其中，加熱輥壓裝置包括四組加熱輥壓設(shè)備，第一及第二組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第一熱板，第二及第三組加熱輥壓設(shè)備之間還包括有第二熱板，加熱輥壓設(shè)備的溫度依次控制為100℃、80℃、105℃、65℃，第一熱板和第二熱板的溫度均為85℃，加熱輥壓設(shè)備的間隙控制為30μm左右，樹(shù)脂層與纖維層經(jīng)過(guò)加熱輥壓裝置后，還經(jīng)過(guò)冷卻板，降溫剝離上層離型紙，制得所述超薄預(yù)浸料，其中所述降溫輥溫度控制為10℃，預(yù)浸料的制備速率控制為5m/min。制得超薄預(yù)浸料的寬度為1000mm，纖維面密度為20g/m2，厚度為0.02mm。對(duì)比例為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果，選擇現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的1000mm幅寬的超薄預(yù)浸料作為對(duì)比實(shí)施例，其纖維面密度為20g/m2，厚度為0.02mm，該超薄預(yù)浸料采用T300-3k的碳纖維絲束以及環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行預(yù)浸料的生產(chǎn)。測(cè)試?yán)龑?shí)施例1～5及對(duì)比例的超薄預(yù)浸料應(yīng)用與層合板的制備，對(duì)最終得到的復(fù)合材料制品分別進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下：表1不同規(guī)格超薄預(yù)浸料復(fù)合制品性能測(cè)試結(jié)果測(cè)試性能實(shí)例1實(shí)例2實(shí)例3實(shí)例4實(shí)例5對(duì)比例拉伸強(qiáng)度(MPa)203721352241221022451545壓縮強(qiáng)度(MPa)874897101510071020807彎曲強(qiáng)度(MPa)123114031431142114441228層間剪切強(qiáng)度(MPa)787988898874從上述測(cè)試?yán)覀兛梢钥闯觯瑢?shí)施例1～5的機(jī)械性能遠(yuǎn)高于對(duì)比例，具體地，實(shí)施例1～5的平均拉伸強(qiáng)度為2173.6MPa，相對(duì)于對(duì)比例的1545MPa提高了40.7％；平均壓縮強(qiáng)度為962.6MPa，相對(duì)于對(duì)比例的807MPa提高了19.3％；平均彎曲強(qiáng)度為1386MPa，相對(duì)于對(duì)比例的1228MPa提高了12.9％；平均層間剪切強(qiáng)度為84.4MPa，相對(duì)于對(duì)比例的74MPa提高了14.1％。說(shuō)明了本發(fā)明提供的超薄預(yù)浸料性能較佳，制備的層合板各項(xiàng)性能優(yōu)異。綜上所述，本發(fā)明具有下述有益效果：第一，本發(fā)明控制參數(shù)較多，制備過(guò)程纖維層、樹(shù)脂層及預(yù)浸料質(zhì)量控制穩(wěn)定，有效解決了高質(zhì)量超薄預(yù)浸料制備難度大的技術(shù)問(wèn)題。第二，本發(fā)明制得的超薄預(yù)浸料可實(shí)現(xiàn)較大尺寸超薄預(yù)浸料的制備，有效減少外觀缺陷，并且質(zhì)量佳，合格率高。第三，本發(fā)明可使用大絲束纖維束進(jìn)行超薄預(yù)浸料的制備，有效提高預(yù)浸料制備層合板力學(xué)性能的同時(shí)，有效提高生產(chǎn)效率，大幅降低生產(chǎn)成本。最后應(yīng)說(shuō)明的是：在本文中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包含一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3