预浸料概述
预浸料是用树脂基体在一定条件下浸渍连续纤维、织物和短切纤维所制成的树脂基/增强材料组合体,是制造先进复合材料部件的一种材料形式。
热固性树脂在高温下经过化学反应完成固化，将预浸料转化成高性能的固体结构材料，也就是热固性树脂基复合材料，这种材料轻质高强，经久耐用，并且耐高温，刚性好。
20世纪80年代的早期预浸料被认为是一种特种材料形式，在航空业用于次级结构，约占飞机结构重量的5%。今天，预浸料已经可以用于大型商用飞机的主结构，在空客的A350上以及波音的B787上其用量已经占飞机结构重量的50%以上。其不但在航空航天上的应用得到快速发展，而且在风能、汽车、体育器材、工业机械等行业的应用也与日俱增，以至于某些部件，出于对比强度、比刚度、疲劳性能、设计自由度的追求使得预浸料的使用超过了金属，且有不断增长的趋势。
本文主要内容
概况
- 高性能复合材料的主要技术
- 为什么使用复合材料?
- 什么是预浸料?
- 预浸料应用在哪里
纤维和织物的性能
- 纤维的性能
- 织物的编织形式有哪些？
- 影响增强织物选择的因素有哪些?
基体性能
- 什么是基体？
- 不同热固性树脂的性能有哪些?
- 不同树脂的温度/力学性能如何比较？
预浸料性能
- 为什么使用预浸料？
- 预浸料是如何生产的？
01
概况
高性能复合材料的主要技术
依照材料的性能和用量，预浸料和其它高性能复合材料技术的比较如下图:
为什么使用复合材料?
复合材料具有重量轻、强度高、刚度好的特点。
什么是预浸料？
预浸料由基体材料（树脂）和纤维增强材料组成，用于复合材料部件制造。
预浸料应用于哪些领域？
02
纤维和织物的性能
什么是纤维的特性？
作为增强材料，纤维为复合材料提供了超常的性能，例如优异的比强度和比刚度，良好的热、电、化学性能等，和金属部件相比还能显著减重。
织物的纺织形式有哪些?
织物至少有两个方向的纱线纺织而成，即经纱和纬纱。
不同的织物形式具有不同的铺覆性能以及不同的纤维曲折程度，低曲折程度的纤维可以承载更高的载荷，提供更好的力学性能，因为其纤维更直；铺覆性能好的织物则更容易铺贴于型面复杂的模具。
织物方式可分为三种：
影响增强材料选择的主要因素有哪些?
03
基体性能
什么是基体？
在复合材料中，基体的作用是支撑纤维并将纤维粘合成一个整体，以及保持纤维的方向和位置，好的基体材料能够尽可能多的将外部载荷传递给纤维。基体还决定了复合材料的耐环境性和最高使用温度。
在热固性树脂基复合材料中，基体即是热固性树脂。
固化过程简单讲就是预聚物的交联反应，一旦反应完成，则聚合物就会完全固化。
热固性树脂的固化机理（以环氧树脂为例）和不同组分的作用如下：
不同热固性树脂的性能
热固性树脂主要有三种类型：环氧树脂，酚醛树脂和双马来酰亚胺树脂。下表归纳了每种树脂的优点和主要用途
不同树脂的温度/力学性能
04
预浸料性能
为什么使用预浸料？
预浸料是如何生产的?
下期预告：预浸料工艺