中國粉體網訊  預浸料是指樹脂基體在嚴格控制含量條件下浸漬增強材料，制得的具有均勻纖維面密度的樹脂基體和增強材料的組合物，是制備復合材料的一種重要的中間過渡基材。

樹脂和纖維是復合材料組成基礎，預浸料質量好壞直接影響復合材料的性能優(yōu)劣。采用預浸料制備復合材料能有效改善制品強度、耐腐蝕、疲勞壽命、耐沖擊性，提高可設計性及制件輕量化水平。

根據樹脂基體品種的不同，預浸料分為熱固性和熱塑性兩種。熱固性預浸料主要是由環(huán)氧樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂等熱固性基體材料與增強材料復合制備的中間材料，在航空航天、軌道交通、體育用品等領域已廣泛應用數十年，但熱固性預浸料自身也存在損傷容限低、加工周期長、吸濕性等缺點，且由于熱固性樹脂有交聯(lián)性，使復合材料不能重新熔融塑化，且易與其他材料結合使用，存在回收困難的難題。

熱塑性預浸料主要是由聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚酰胺、聚丙烯、聚苯硫醚等熱塑性樹脂與增強材料復合制備的中間材料。熱塑性復合材料有很多優(yōu)點，如耐沖擊韌性好、貯存期長、成型效率高、易回收再利用，在航空、航天、武器裝備、交通運輸、汽車制造等領域已取得廣泛應用。根據熱塑性樹脂預浸纖維方式的不同，熱塑性預浸料的制備工藝分為溶液浸漬法、熔融浸漬法、粉末浸漬法、薄膜疊層浸漬法和纖維樹脂混合浸漬法等。

熱塑性碳纖維  圖源：無錫智上新材料科技有限公司

熱塑性預浸料制備工藝方法

溶液浸漬法

溶液浸漬法是用一種或多種有機溶劑配成溶液，將熱塑性樹脂完全溶解于溶液中制成樹脂溶液，然后將纖維或織物等增強體浸泡在樹脂溶液中進行浸漬，最后使用干燥箱等加熱設備蒸發(fā)去除其中的有機溶劑，即得到溶液浸漬法預浸料。溶液浸漬法具有生產設備裝置簡單、故障率低、能耗低、制造成本低、預浸料的長度不受限制、樹脂對纖維浸潤較充分等優(yōu)勢，同時也存在溶劑揮發(fā)、生產環(huán)境異味大、回收難等問題。

溶液浸漬法制備預浸料的流程圖

熔融浸漬法

熔融浸漬法為首先用紗架、展紗輥通過碾壓、增加張力等方式將纖維束充分展開并分布均勻，纖維經過加熱裝置預熱后進入浸漬區(qū)，在一定的溫度下樹脂熔融，進而浸潤纖維，通過壓輥施加一定的壓力可控制樹脂含量，最后通過冷卻環(huán)節(jié)收卷制成預浸料。熔融浸漬法與溶液浸漬法的區(qū)別在于，前者適用于耐溶劑型熱塑性樹脂，要求熱塑性樹脂熔融溫度低，并且在熔融狀態(tài)時化學性質穩(wěn)定，具有較高的表面張力，對纖維束的展紗分散能力要求高。熔融浸漬法制備的預浸料樹脂含量控制程度高、成型復合材料的孔隙率低，但長時間高溫浸漬對預浸料的力學性能有較大的影響。

熔融浸漬法制備熱塑性預浸料的流程圖

粉末浸漬法

粉末浸漬法是將熱塑性樹脂粉碎成微米級，在纖維表面均勻覆蓋微米級樹脂粉末，經過加熱系統(tǒng)使樹脂熔融與纖維充分浸潤復合成一體，從而制得預浸料。粉末浸漬法分為濕法粉末浸漬法 ( 粉末懸浮法) 和干法粉末浸漬法。

薄膜疊層浸漬法

薄膜疊層浸漬法 ( 或疊層模壓法) 是先將樹脂擠出做成薄膜，再將薄膜與纖維采用層層鋪放堆疊，最后通過熱壓方式將熱塑性樹脂熔融充分浸漬纖維職稱預浸料。

薄膜疊層浸漬法制備預浸料的流程圖

纖維樹脂混合浸漬法

纖維樹脂混合浸漬法 ( 或纖維混合法) 是先將熱塑性樹脂制造為纖維形狀，再與增強纖維混合制成纖維束或者混合紗、編織物、混合料，因以紗線形式混合，浸漬更加充分，樹脂含量得到較好的控制，成型方式多采用纏繞成型，具有成型效率高的特點，多應用在復雜型面的產品上。

熱塑性預浸料應用領域

熱塑性預浸料常溫下具有性質穩(wěn)定的特點，受貯存壽命的限制極小，使熱塑性預浸料在制備復合材料制件的過程中有較寬的工藝窗口，具備進一步降低成本及可回收再利用的批量化應用優(yōu)勢，故在航空航天等對輕量化、低成本均有較高需求的領域得到快速發(fā)展。熱塑性復合材料不僅具有優(yōu)良的機械性能，還具有雷達傳輸與吸波等突出特性，已在不同型號飛機上應用的重要零部件有貨艙地板、垂尾、水平尾、起落架艙門、扭矩盒、翼肋、發(fā)動機進氣罩、設備機架側板、增壓隔框等。

熱塑性復合材料不僅力學性能優(yōu)異而且可回收再利用，是可重復使用航天器的理想材料，在加筋壁板結構、大型運載火箭的殼體結構、航天飛機結構件、太陽能飛機機翼和外殼、飛行器發(fā)動機殼體、衛(wèi)星天線及其支撐結構、適配器等航天結構件上得到大量應用，表現出了優(yōu)異的減重及高耐溫效果，很多熱塑性復合材料成果已經轉化成熱塑性復合材料生產線，為我國航天事業(yè)提供材料支撐。

參考來源：

岳偉等，熱塑性預浸料的制備技術及研究進展

皮展鵬等，增材制造用碳纖維預浸料制備技術研究進展

李博瀾，碳纖維增強聚醚酮酮復合材料的溶液法制備技術及其拉伸性能研究

（中國粉體網編輯整理/留白）

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