預(yù)浸料是指將樹脂在未固化之前預(yù)先和纖維結(jié)合在一起，并保持一定的儲存期，在儲存期內(nèi)可以隨時進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)、成型，是制作復(fù)合材料的中間材料。碳纖維預(yù)浸料是碳纖維絲束經(jīng)過展紗（或碳纖維編織布），在壓力和溫度的作用下，和預(yù)先涂敷在離型紙上的樹脂，進(jìn)行結(jié)合，然后冷卻、覆膜、卷取等工藝加工而成的中間品復(fù)合材料，又叫做碳纖維預(yù)浸布。
生產(chǎn)好的碳纖維預(yù)浸料
預(yù)浸料的常見組成部分為：底部是一層離型紙（白色），中間為成品預(yù)浸料（黑色），表面再覆蓋一層聚乙烯薄膜（藍(lán)色），其中中間的成品預(yù)浸料又由樹脂和纖維組成，具體見下圖。
預(yù)浸料的意思是預(yù)先用樹脂浸潤好纖維，在后面工藝中鋪疊、成型，加熱固化。所以預(yù)浸料的樹脂是未經(jīng)固化的樹脂，多以熱固性樹脂為主。熱固性樹脂有很多種，常用的有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂、氰酸樹脂等。碳纖維預(yù)浸料中以環(huán)氧樹脂最多、應(yīng)用最廣泛，在一些耐高溫的場合會用到雙馬、氰酸樹脂。
預(yù)浸料具有以下特點(diǎn)：1、克重、樹脂含量可以精確控制，2、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可以根據(jù)產(chǎn)品使用特點(diǎn)，其強(qiáng)度、剛度要求，進(jìn)行疊層設(shè)計(jì)，3、直接使用，免配膠、刷膠，勞動強(qiáng)度小，更環(huán)保。
預(yù)浸料使用廣泛，起初用于熱壓罐工藝，后來可用于模壓、真空帶壓等非熱壓罐工藝，適用的工藝較多。
1、熱壓罐工藝
熱壓罐工藝是纖維復(fù)合材料應(yīng)用較多、最為常見的一種成型方式，特別在航空航天領(lǐng)域的比重更是高達(dá)80%以上。成型的構(gòu)件多應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域等主承力和次承力結(jié)構(gòu)，以及國防、軌道交通、電子通訊、汽車制造、體育運(yùn)動器材等諸多領(lǐng)域。
下圖就是熱壓罐：
熱壓罐工藝示意圖如下
將碳纖維預(yù)浸料按鋪層要求鋪放于模具上，將毛坯密封在真空袋后放置于碳纖維熱壓罐中。在真空狀態(tài)下，經(jīng)過熱壓罐設(shè)備升溫、加壓、保溫、降溫和卸壓等程序，利用熱壓罐內(nèi)同時提供的均勻溫度和均布壓力實(shí)現(xiàn)固化，從而可以形成表面與內(nèi)部質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的碳纖維復(fù)合材料制件。用熱壓罐的一個重要原因是向預(yù)浸料提供足夠的壓力，以此抑制孔隙的生成，所以做出來的產(chǎn)品性能好，能夠作為結(jié)構(gòu)件使用。因此熱壓罐工藝在航空航天上應(yīng)用較多，但是熱壓罐工藝也存在成本高、效率低的缺點(diǎn)。
二、真空袋壓工藝
針對熱壓罐成本高的缺點(diǎn)，發(fā)展了真空袋壓工藝，真空袋壓工藝前序工藝和熱壓罐類似，后期固化不使用熱壓罐，而是使用固化爐。
固化爐價格便宜，但沒有壓力，在抽真空情況下，壓差只有一個大氣壓。因此要得到類似的孔隙率，對樹脂和預(yù)浸料要求較高。有研究表明，半浸潤的預(yù)浸料能夠有效低提高氣體滲透性，OoA預(yù)浸料采用樹脂半浸潤，將干纖維作為排出氣體的通道，在零件固化時卷入的氣體和揮發(fā)份都可以通過通道排出。
三、預(yù)浸料模壓工藝
將一定量預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。
預(yù)浸料模壓相對生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和自動化生產(chǎn)，特別是使用快速固化預(yù)浸料，時間可以縮短到10分鐘以內(nèi)一模；產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；表面光潔；能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品；適合批量生產(chǎn)。不足之處在于模具制造復(fù)雜，投資較大，加上受壓機(jī)限制，最適合于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品，不易生產(chǎn)大尺寸產(chǎn)品。而且預(yù)浸料本身有一定加工成本。
預(yù)浸料模壓應(yīng)用的領(lǐng)域較多，航空航天、汽車、電子、醫(yī)療器械、體育器械等。
四、預(yù)浸料吹氣模壓
該工藝是在預(yù)浸料模壓的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要用于生產(chǎn)中空的碳纖維制品。該工藝從中國臺灣開始發(fā)展起來的。最初球拍用預(yù)先填充的發(fā)泡劑，放入模具中，加壓，在加熱后發(fā)泡，產(chǎn)生一定壓力，將預(yù)浸料撐開，定型。但這樣做出來球拍會有吱吱的聲響、重量無法適當(dāng)控制。后來他們創(chuàng)造性開發(fā)了“吹氣模壓”的方法。據(jù)說最早吹氣模壓內(nèi)部吹氣的氣袋，是通過食品公司的人，要來了熱狗腸衣，當(dāng)作吹氣的管子，然后開發(fā)出了產(chǎn)品。（所以說創(chuàng)新并不總是多么高大上，而是實(shí)用，中國人在這方面會有很多土方法，如果能夠有更好的提升就好了）據(jù)說這種材料還用了不少年呢，后來發(fā)明了尼龍氣袋，才不用。
該工藝目前是體育用品的主流工藝，包括碳纖維羽毛球拍、高爾夫球桿、棒球拍、自行車等產(chǎn)品，都是該工藝生產(chǎn)出來的，
五、卷管工藝
碳纖維卷管成型工藝是用碳纖維預(yù)浸料在卷管機(jī)上熱卷成型的一種復(fù)合材料制品成型方法。該工藝是目前碳纖維釣魚竿的最主要生產(chǎn)工藝。卷管工藝又名搓管工藝，筆者真的看過最土的碳纖維釣魚竿廠，真的就是老太太用預(yù)浸料在管子上搓出來的。
卷管工藝，具體的說，采用卷管機(jī)上的熱輥，使預(yù)浸料軟化，熔化預(yù)浸料上面的樹脂膠粘劑。在一定張力下，在輥的旋轉(zhuǎn)操作過程中，利用輥和心軸之間的摩擦，將預(yù)浸料連續(xù)卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通過冷輥冷卻定型，從卷繞機(jī)取出，然后纏上熱收縮膜，在烤箱中固化。管材固化后，去除熱收縮膜和內(nèi)芯模具，即可以得到復(fù)合材料卷管管材。
該工藝除了生產(chǎn)釣魚竿那樣的圓管，還可以生產(chǎn)方管、三角形及其他異形管，用于不同的領(lǐng)域。
六、纏繞工藝
廣義上來說前面的卷管工藝也可以說纏繞工藝，但該工藝并不使用連續(xù)的預(yù)浸料，而是有一定的疊層設(shè)計(jì)。我們?nèi)粘＠p繞工藝，可以使用連續(xù)的預(yù)浸料，通過一定的角度設(shè)計(jì)，生產(chǎn)管材、氣瓶等。因此這里的預(yù)浸料和傳統(tǒng)的預(yù)浸料有所差異，多使用預(yù)浸窄帶。
碳纖維預(yù)浸料優(yōu)點(diǎn)明顯，廣泛應(yīng)用于釣具、運(yùn)動器材、體育用品、航空航天等領(lǐng)域， 軍事上用于制造火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、雷達(dá)、防彈車、防彈衣等重要軍工產(chǎn)品。
魯ICP備2021047099號