本发明属于预浸料,具体涉及一种疏水ooa预浸料、层压板及其制备方法。
背景技术:
1、浸润性是固体表面的重要性质之一,固体表面的浸润性主要由表面的组成成分和几何结构所决定。液体在固体表面的接触角(contact angle,ca)是衡量固体表面浸润性的物理参数,通常用θ表示,根据θ的大小,固体表面浸润性行为分为亲水(θ<90°)、疏水(θ>90°)以及超疏水(θ>150°)。人们发现自然界中存在许多疏水的实例,例如:出淤泥而不染的荷叶、水稻的叶子以及在水面行走的水黾。经过对自然界疏水表面的研究发现:材料表面的浸润性与材料表面组成物质的自由能大小和材料表面的几何结构有关,且通过调整材料表面的结构或低表面能物质可以改变材料表面的亲疏水状态,以满足不同环境的使用需求。
2、复合材料的可设计性和整体成型性使其广泛应用于无人机、航空航天、风力发电等领域,且随着航空航天用复合材料结构件对低成本制造的需求日趋迫切,非热压罐(ooa)工艺的研究及应用日益广泛;相比于传统的热压罐成型工艺,ooa预浸料成型工艺具有设备价格低、工艺能耗小、设备利用率高以及对模具材料和加工要求低等明显的优势,被认为是最有可能大规模实现的复合材料低成本制造技术。
3、预浸料是树脂基体在严格控制条件下浸渍纤维或织物制成的树脂基体与增强体的组合物,是制造复合材料的中间材料,它的性能将直接带入复合材料中,是复合材料的基础,复合材料的性能很大程度上取决于预浸料的性能。环氧树脂基ooa预浸料由于树脂本身的亲水性,在预浸料制备、裁剪及铺层过程中容易吸收空气中的水分,降低预浸料的性能;烘箱固化过程中,吸湿的预浸料水分难以逸出,便形成孔隙,从而影响制品质量。因此,制备具有耐湿性能的ooa预浸料对于高压釜外固化工艺制品的发展与应用具有重要的作用。
4、目前针对ooa预浸料吸湿导致制品孔隙增加的控制手段主要集中在以下两方面,第一,通过控制预浸料的储存条件、裁切及铺层湿度来降低预浸料的吸湿程度,但该方法对预浸料生产及后续处理要求高,且缺乏对预浸料吸湿程度的准确评价方法,导致制品良率得不到保障,容错率低;第二,调整固化工艺,通过在固定温度下保温一定时间,来加快湿气的排出速度,但该方法对不同类型树脂要求不同,且工艺探索过程复杂,耗时耗力。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足,本发明提供了一种疏水ooa预浸料、层压板及制备方法,该预浸料疏水性强,对制备环境的湿度要求低,制备过程中其内部孔隙率较低,可有效解决现有的预浸料存在的吸水性强,孔隙率高等问题。
2、为实现上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
3、一种疏水ooa预浸料的制备方法,包括以下步骤:
4、(1)将树脂、固化剂2、促进剂和疏水粉末混匀,然后向其中添加固化剂1,混匀,制得树脂混合料;
5、(2)将树脂混合料制成胶膜,然后将胶膜和纤维织物通过热熔含浸的方式复合,制得疏水ooa预浸料。
6、进一步地,步骤(1)中树脂、固化剂1、固化剂2和促进剂的质量比为100:1.8-10:2-3.5:1.5。
7、进一步地,步骤(1)中疏水粉末的用量占树脂混合料质量的5-25%。
8、进一步地,步骤(1)中树脂为双官能环氧树脂,固化剂2为双氰胺,促进剂为有机脲,疏水粉末为聚四氟乙烯粉末,固化剂1为脂肪胺类固化剂。
9、进一步地,步骤(2)中胶膜的成膜温度为65-90℃。
10、进一步地,步骤(2)中胶膜的面密度为80-85g/cm2。
11、进一步地,步骤(2)中的纤维为玻璃纤维织物或碳纤维织物。
12、进一步地,步骤(2)中热熔含浸方式的热熔温度为35-60℃,预浸压力为0.05-0.2mpa。
13、进一步地,步骤(2)中含浸方式为单面含浸,树脂含量在40-55%。
14、一种疏水ooa预浸料,采用上述的方法制得。
15、一种层压板,包括上述的疏水ooa预浸料。
16、上述层压板的制备方法,包括以下步骤:将疏水ooa预浸料铺层、打袋,然后固化成型,制得。
17、进一步地,层压板固化温度为110-180℃。
18、本发明所产生的有益效果为:
19、1、本发明中将聚四氟乙烯粉末疏水粉末作为填料加入树脂基体配方中,从源头上改善了预浸料吸水的问题,且不增加额外工时及工序,操作方便,易于大规模制备。
20、2、本发明方法通过两步热熔含浸方式完成疏水预浸料的制备疏水预浸料,无需新增设备,操作简单,该预浸料水接触角大于125℃,在不同湿度环境下存放,其水接触角不发生明显降低,疏水性能稳定,能明显降低预浸料存储、裁剪及铺层过程中对环境湿度的限制要求,并能有效提高烘箱固化制品质量,扩大ooa预浸料的应用范围;同时,采用该预浸料制备的层压板表观优异,孔隙率低于1%,力学性能稳定,可提高ooa制品在承力结构件中的应用;此外,层压板也具有优异的疏水性能,其水接触角大于150℃,能有效改善制品性能因吸潮而失效的情况,减少了额外涂层的制备工艺,节约能耗及时间,可广泛应用于无人机、航空航天、风力发电等众多领域。
1.一种疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中树脂、固化剂1、固化剂2和促进剂的质量比为100:1.8-10:2-3.5:1.5。
3.如权利要求1所述的疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中疏水粉末的用量占树脂混合料质量的5-25%。
4.如权利要求1所述的疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中树脂为双官能环氧树脂,固化剂2为双氰胺,促进剂为有机脲,疏水粉末为聚四氟乙烯粉末,固化剂1为脂肪胺类固化剂。
5.如权利要求1所述的疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中胶膜的面密度为80-85g/cm2。
6.如权利要求1所述的疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中的纤维为玻璃纤维织物或碳纤维织物。
7.如权利要求1所述的疏水ooa预浸料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中热熔含浸方式的热熔温度为35-60℃,预浸压力为0.05-0.2mpa。
8.一种疏水ooa预浸料,其特征在于,采用权利要求1-7中任一项所述的方法制得。
9.一种层压板,其特征在于,包括权利要求8中所述的疏水ooa预浸料。
10.权利要求9中所述层压板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将疏水ooa预浸料铺层、打袋,然后固化成型,制得。
