技术分享 | 揭秘预浸料，带您深入探索其中的奥秘

技术分享 | 揭秘预浸料，带您深入探索其中的奥秘

预浸料是一种将纤维增强材料预先浸渍在树脂基体中的半成品材料，经过铺叠固化成型后可形成高性能的先进复合材料。这种材料因其优异的力学性能、轻质化特点以及广泛的适用性，在航空航天、汽车制造、风电、船舶等多个领域都有重要应用。本文将为您详细介绍预浸料的定义、分类、制备方法、固化工艺及其在各领域的具体应用。

预浸料，也称为预浸渍料或预浸带，是一种将纤维增强材料（如碳纤维、玻璃纤维等）预先浸渍在树脂基体中，形成具有一定形状和尺寸的半成品材料。预浸料经过铺叠固化成型，形成先进复合材料。

预浸料因其高性能、高效率和易加工性，在航空航天、汽车制造、风电、船舶、体育器材、医疗器材、建筑、工业等领域得到了广泛应用。预浸料作为复合材料的重要中间原材料，成为材料科学领域的研究热点之一，在现代工业制造中发挥着重要作用。让我们一起来了解下预浸料吧。

预浸料的定义

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。

碳纤维预浸料：由增强材料（碳纤维纱、环氧树脂、离型纸），经过涂膜、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料，又名碳纤维预浸布。

预浸料产品包括纸管、离型纸或PE膜、树脂和纤维复合体、离型纸，参考下图：

预浸料的分类

1. 按增强体物理形状分类
   预浸料分成单向预浸料、单向织物预浸料、方格布、斜纹布及多轴向布预浸料；

2. 按树脂基体不同
   预浸料分成热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料；

3. 按选用的树脂类型
   预浸料分成环氧预浸料、酚醛预浸料、双马来酰亚胺预浸料、聚酰亚胺预浸料、氰酸酯预浸料、不饱和聚酯预浸料、乙烯基酯预浸料、聚酰胺预浸料、聚砜预浸料、聚醚预浸料等；

4. 按增强体材料不同
   预浸料分成碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶预浸料、超高分子量聚乙烯纤维预浸料、PBO纤维预浸料、玄武岩纤维预浸料、硼纤维预浸料等；

5. 按纤维长度不同
   预浸料分成短纤维预浸料、长纤维预浸料和连续纤维预浸料；

6. 按固化温度不同
   预浸料分成中低温（80℃）预浸料，中温 (120℃)预浸料、高温 (180℃)预浸料以及固化温度超过200℃的预浸料等；

预浸料的制备方法及工艺介绍

主要经过浸渍制备、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料。

浸渍制备是将碳纤维与树脂混合，使树脂充分浸润碳纤维的过程。常用的浸渍工艺有溶液浸渍法、热熔浸渍法和粉末浸渍法等。

其中浸渍工艺具体介绍：

1. 溶液浸渍法
   溶液浸渍法是将碳纤维浸入树脂溶液中，通过搅拌、超声波等方式使树脂充分浸润碳纤维，然后将浸渍后的碳纤维烘干，去除溶剂，得到预浸料。溶液浸渍法的优点是工艺简单、成本低，适用于大规模生产；缺点是溶剂的去除需要消耗大量的能量，且可能会对环境造成污染。

2. 热熔浸渍法
   热熔浸渍法是将树脂加热至熔融状态，然后将碳纤维通过熔融的树脂，使树脂充分浸润碳纤维，最后将浸渍后的碳纤维冷却，得到预浸料。热熔浸渍法的优点是无溶剂污染、生产效率高，适用于高性能预浸料的生产；缺点是设备投资大、工艺控制难度高。

3. 粉末浸渍法
   粉末浸渍法是将树脂粉末与碳纤维混合，通过加热、加压等方式使树脂粉末熔化，浸润碳纤维，得到预浸料。粉末浸渍法的优点是无溶剂污染、工艺简单，适用于小批量生产；缺点是树脂粉末的分散性较差，可能会影响预浸料的性能。

预浸料的固化成型工艺

主要包括真空袋工艺、热压罐工艺、模压工艺、卷管工艺、拉挤成型工艺、缠绕成型工艺、压力袋工艺等。

1. 预浸料的优点

• 力学性能好，高比模量和强度；
• 产品缺陷少；
• 精确控制纤维体积含量，可控的层压板厚度；
• 性能和加工特性一致性好；
• 最佳的性能/重量比；
• 良好的耐热和耐腐蚀性；
• 产品使用方便。

2. 预浸料的产品应用

航空航天领域

应用主要包含航空航天零件，如飞机内饰、机翼、机身、尾翼、舱门、火箭等航天器的结构部件、导弹防弹板等产品，能够有效减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能，还具有良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能，能够延长飞机的使用寿命。

汽车制造领域

在汽车车身结构件中的应用主要包括车身面板、车顶、车门、座椅、引擎盖等部件。在汽车底盘部件中的应用主要包括悬挂系统、制动系统、转向系统等部件。与传统的金属材料相比，预浸料具有更高的强度和刚度，能够有效提高汽车的安全性能和舒适性。同时由于碳纤维具有高强度、高模量、低密度等特点，能够有效减轻汽车的重量，提高汽车的操控性能和燃油效率。

体育器材领域

羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、自行车车架、钓竿等产品，因其高强度、轻质、耐腐蚀等特点受到广泛应用，能够提高运动员的击球速度和力量，同时也能够减少运动员的疲劳感。

医疗器械领域

应用主要包括机械臂、假肢、人工关节、矫形器、手术器械等部件，具有高强度、高模量、低密度、生物相容性好等特点，能够有效提高医疗器械的性能和使用寿命。

建筑领域

应用于制造建筑物的结构和构件，如桥梁、高层建筑的梁、柱、墙、楼板等的加固和修复，可有效提高建筑物的承载力和耐久性。

预浸料在风电、船舶、轨道交通、电子、工业等领域也有着比较广泛的应用。热固性预浸料占据预浸料市场最大份额，其中环氧预浸料是热固性预浸料中占比最多的类型。

环氧预浸料的组成介绍

环氧预浸料以其多样化的应用场景和优异的性能特点，正逐渐成为多个行业不可或缺的关键材料。通过不断探索和创新解决方案，克服实际应用中的技术挑战，环氧预浸料的应用前景将更加广阔。

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