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船舶/港口设备/海洋工程 |
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赛艇用预浸料的研制 |
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作者：杭州飞鹰船艇有限公司 张风翻 赵汉星 来源：复材在线 |
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近年来，随着先进复合材料的发展和对赛艇强度、刚度、重量等要求的提高，传统的手糊工艺不能精确控制树脂含量、产品强度和刚度低、质量稳定性差、制造过程劳动强度大、劳动条件差、对环境有污染，缺点越来越突出。因此高性能碳纤维、芳纶已经取代部分玻璃纤维叫，先进的预浸料工艺逐步替代手糊工艺。
1. 技术特点及要求
1.1预浸料特点
1)制备过程是在严格控制条件下浸渍增强材料的，树脂含量得到精确控制，赛艇重量可以严格保证。
2)具有可设计性，可根据赛艇强度和刚度要求进行设计，充分发挥先进纤维的性能。
3)是增强材料和树脂的组合物，可以直接使用，免去了配胶、刷胶等工序，劳动强度减小，工作条件改善。
4)性能稳定，可以保证赛艇能重复生产，质量稳定。
5)干式材料，没有环境污染。
1.2主要要求
预浸料是复合材料的基础，它的一些性能基本上原封不动地带到复合材料和其结构中，复合材料成形时的工艺性能和力学性能取决于预浸料性能，通常对预浸料的主要要求如下。
1)树脂基体和增强材料相容，匹配性能好，使复合材料具有优良的层间剪切强度。
2)树脂含量(RC)严格控制，至少应保证RC4-_3％，保证复合材料力学性能稳定。
3)具有合适的粘性和铺复性，预浸料相互可以粘贴，铺层有误可分开，分开后可以继续使用。
4)室温条件下，贮存寿命至少1个月。
5)固化时有较宽的加压带。
6)优异的力学性能。
7)适当的流动性，以便在成形时树脂适当流动，分布均匀。
8)挥发成分含量低，一般在1．5％以下。
2 试验
2.1原材料
树脂基体：FY一1改性环氧树脂；
玻璃布：厚度0．20 mm平纹；
芳纶布：平纹布，FAW 92 g／m2，Kevlar 49或性能相当的纤维；
丙酮：工业级，水含量小于1％；
PE薄膜：压花膜。
2.2设备和仪器
混合器：具加热套、搅拌机、容积50 L、自制；
烘箱：4 kW，～200℃±1℃；
电子天平：200 g，精度0．001 g；预浸机自行研制；另外还有树脂含量测定系统、凝胶时间测定仪和挥发分含量测定系统。
2.3树脂溶液的制备
将液态环氧树脂倒入混合器，升温至80℃，在不断搅拌的情况下，把经过打碎的固态环氧树脂慢慢加入其中，保持温度，使固态树脂全部溶解并搅拌均匀后，加入改性剂，继续搅拌，直到看不到白色粉末，把温度降到70℃；不断搅拌，加入固化剂，迅速搅拌均匀后，再把体系的温度保持到60℃；最后加入促进剂，快速搅拌使其均匀，边搅拌，边降温，至50℃以下，加入丙酮，使树脂溶于丙酮中。测量密度或计算浓度，达到要求后，即可使用。在配备树脂溶液前，改性剂、固化剂、促进剂都应进行粉碎，对于在丙酮中不溶解的组分，应将其粉碎至粒度10肚m以下，以利在树脂中分散均匀，不致很快沉淀。
2.4 溶液法制备织物预浸料程序
将待浸胶的织物放在放卷机架上，调节张力，用牵引布将织物依次穿过展平辊、浸胶槽、挤胶辊、烘箱、检测仪、冷却板后，把牵引布固定在收卷纸筒上，打开加热电源，使烘箱达到规定温度后，将配好的树脂搅拌均匀后，倒入胶槽中，打开牵引电机和收卷电机，开始收卷，到牵引布全部收卷后，切断牵引布，迅速换收卷纸筒，继续收卷，随机取样，检测树脂含量，符合要求后，开始正式浸胶工作。
3 结果和讨论
3.1立式预浸设备
图1：立式织物预浸机
溶液法立式织物预浸设备外观，见图1，设备包括送布装置、浸胶槽和供胶系统、挤胶部分、烘箱、导向装置、平台、冷却部分、牵引和收卷系统、控制装置等。预浸机主要工作参数如下：
浸渍织物最大宽度：1 000 mm；织物线速度：0．3～5．0 m／min；
烘箱高度5．0 rn，最高工作温度120℃，烘箱
截面各点温差±2℃；
浸胶槽溶积：60 L；
收放卷纸筒内径：76 mm，计长100土0．25 m。
参考文献
[1] 张风翻．复合材料用预浸料[J]，高科技纤维应用，2000。25(1)：30—32．(end)
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(12/5/2010) |
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