[发明专利]一种高韧性非热压罐固化预浸料的生产工艺

说明书

本发明提供了一种高韧性非热压罐固化预浸料的生产工艺，以传统的OOA预浸料和增韧树脂制造工艺为基础，在树脂中或树脂膜表面添加功能颗粒，然后在含浸过程中，通过纤维的过滤作用，将功能颗粒保留在预浸料表面以形成表面凸起。此方法借助了纤维对大尺寸颗粒的过滤作用，在预浸料表面构造气道，帮助预浸料在固化过程中排出铺贴引入的空气，降低预浸料孔隙率。同时将具有增韧作用的功能颗粒从树脂中分离，降低了高韧性树脂的粘度和相对应的工艺难度，保证了预浸料制造工艺，方便大批量生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种非热压罐预浸料的制造工艺。

背景技术

随着时代的发展，复合材料的需求量与日俱增，越来越多的复合材料用于包括航天航空、轨道交通在内的一些领域。随之而来的就是复合材料的成本越来越引人关注，如何减少复合材料的成本是很大的实际使用问题，不管是材料还是成型工艺。

非热压罐固化（OOA）预浸料是一种只需使用烘箱固化就能达到使用热压罐固化相当性能的新型预浸料，这样大大减少了热压罐固化的成本。目前市场已经有很多成熟的预浸料，如Cytec的MTM44-1和MTM45-1等。但对于这种材料，主要的问题在于如何减少固化中的孔隙率。一般来说，固化中孔隙率的产生主要分为树脂反应挥发的气体和铺贴过程中引入在层间的空气。目前，主流的研究方向是在预浸料中引入干纱气道以方便排出树脂反应挥发的气体。而对于铺贴过程中引入再层间的气体研究很少。

同时，高韧性树脂，特别是高温固化树脂，由于添加了大量的增韧剂而有高树脂粘度的特点，树脂流动性，涂膜和预浸料工艺难度较大，更甚的可能需要对常规设备进行重大改造或重新采购新设备，成本大。因此，高韧性预浸料的制造成本会相比常规预浸料制造成本大很多，更不用说高韧性OOA预浸料的制造成本。

因此很有必要研究一种低成本的适合高韧性OOA预浸料的制造工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种高韧性非热压罐固化预浸料的生产工艺，其降低高韧性OOA预浸料批量制造和使用过程中的难度，适用于中温和高温固化树脂。

为了达到以上目的，本发明的技术解决方案如下：

一种高韧性非热压罐固化预浸料的生产工艺，使用添加了功能颗粒的树脂来制造树脂膜或者直接将功能颗粒添加到树脂膜表面，然后再在常规含浸设备上制造预浸料，具体生产工艺步骤根据树脂配方分为两种方法：

a.包括添加功能颗粒的树脂B：

使用所述树脂B直接涂膜制成树脂膜，然后与纤维在设备上含浸制成预浸料；

b.包括未添加功能颗粒的树脂C：

使用所述树脂C边涂膜边添加功能颗粒在树脂膜表面，然后将生产好的树脂膜E与纤维在设备上含浸制成预浸料。

本发明的进一步改进在于：所述功能颗粒A为聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯醚、改性聚芳醚砜、核壳橡胶粒子中的一种或多种按一定比例组合的颗粒混合物。

本发明的进一步改进在于：所述功能颗粒在所述树脂B中和在所述树脂C中均可以对原树脂进行增韧，其中所述功能颗粒的平均粒径为20~100μm，优选30~50μm。

在环境温度低于固化温度的条件下，所述功能颗粒不会与树脂B或树脂C反应或互溶。而在固化温度下所述功能颗粒可直接原位增韧，或者溶解进树脂B或树脂C然后再析出，对原树脂进行增韧。其中树脂B和树脂C可在中温（120℃左右）或高温（180℃左右）下固化。

本发明的进一步改进在于：所述树脂B或所述树脂C为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂中的一种。

本发明的进一步改进在于：所述树脂B中含有至少一种功能颗粒，所有功能颗粒占整个树脂质量比为3%~15%，优选5~10%。