热固性碳纤维预浸料

碳纤维具有强度高、密度小的优点，其强度能达到钢材的6到12倍，密度却不到钢的1/4。碳纤维预浸料兼具纺织纤维的柔软性和可塑性，能根据模具的形状做出各种产品，并且它不是金属材料，耐腐蚀性，使用寿命长。

热固性碳纤维预浸料的优势：

①力学性能好；

②产品缺陷少；

③精确控制纤维体积含量；

④性能和加工特性一致性好；

⑤优化的性能/重量比。

单向预浸料产品结构            织物预浸料产品结构

热固性碳纤维预浸料制备工艺包括碳纤维处理、树脂制备、预浸工序、辊压工序以及树脂固化。其中预浸和辊压工序最为关键。

浸渍工艺：

浸渍工艺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。

1) 溶液浸渍法

溶液浸渍法( Solution Impregnation Technique) 是选择一种合适的溶剂，也可以是几种溶剂配成的混合溶剂，将树脂完全溶解，制得低粘度的溶液，并以此浸渍纤维，然后将溶剂挥发制得预浸料。这种方法可以很好的浸渍纤维，但也存在不足：一是溶剂的蒸发和回收费用昂贵，且有环境污染问题；如果溶剂清除不完全，在复合材料中会形成气泡和孔隙，影响制品的性能；二是可以采用这种预浸料的复合材料在使用中的耐溶剂性会受到影响。

2) 热熔浸渍法

热熔浸渍法( Melt Impregnation Technique）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。与溶液浸渍法相比较，熔融浸渍法由于工艺过程无溶剂，减少了环境污染，节省了材料，预浸料树脂含量控制精度高，提高了产品质量和生产效率。热熔浸渍法缺点是设备投资大、工艺控制难度高。

3) 粉末浸渍法

粉末浸渍法( Powder Impregnation Technique )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。

上述方法拥有各自的优缺点，每一种材料具体适用哪种方法要根据实际情况确定。目前使用较多的方法是先将热固性树脂熔化后涂覆在离心膜上，制作成半固化片，然后与碳纤维复合，再辊压至需要的厚度。

辊压工艺：

辊压工艺是将浸渍后的碳纤维通过一系列的辊压设备，使树脂均匀分布在碳纤维之间，形成具有一定厚度和均匀性的预浸料。辊压工艺的参数包括辊压压力、辊压速度、辊压温度等，这些参数的选择需要根据碳纤维和树脂的性能、预浸料的厚度和均匀性要求等因素进行调整。

预浸料的辊压采用加热钢辊对压的方式，加热辊使用上海联净生产的电磁感应加热辊，能实现在工作状态下始终保持在0.005mm以内的机械精度和±1℃以内的温度精度，从而确保最终预浸料厚度的一致性良好。