CN106903909B - 一种超薄预浸料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超薄预浸料的制备方法，包括纤维层制备、树脂层制备以及超薄预浸料制备等步骤，该制备方法对每个步骤的工艺控制进行研究，可制得高质量较大尺寸的超薄预浸料，并且制得的预浸料外观质量佳，性能优异，生产成本低等特点。本发明还提供了一种使用上述制备方法制得的超薄预浸料，使用该超薄预浸料制得的复合材料层合板力学性能佳。

Description

一种超薄预浸料及其制备方法
技术领域
本发明涉及预浸料领域，尤其涉及一种超薄预浸料及其制备方法。
背景技术
层合复合材料是应用最为广泛的复合材料结构形式之一，层合复合材料的制备方法，通常是先制备单向或织物纤维预浸料，然后按照一定的铺层方式和铺层角度将预浸料堆砌成层合复合材料。层合复合材料及其结构的性能是可以通过铺层方式和铺层角设计而改变的，但常规的纤维预浸料厚度通常为0.125～0.25mm，在设计一些复合材料结构特别是薄壁复合材料结构时，导致允许使用的铺层数量受到限制，从而大大降低了其设计空间，难以满足复合材料结构各方向的承载要求。
因此，薄层化工艺大大扩展了复合材料结构设计时的“空间”和“自由度”，减薄了单向纤维预浸料厚度，便于在规定的结构厚度下增加铺层层数，达到采用不同铺层角度实现结构各向承载要求。并且，层间界面的增加使得材料内部微裂纹扩展和分层损伤得到有效抑制，有效消除常规预浸料铺层中的纤维微曲，提高复合材料各项性能。
超薄预浸料一般是指纤维面密度不超过40g/m2，厚度不超过0.04mm的预浸料，该预浸料能够增强复合材料铺层方向的可设计性，在高端复合材料领域有重要意义。但超薄预浸料的制备一直是预浸料领域的重点与难点，其制备存在下述技术问题：第一，较大尺寸的超薄预浸料拼接缝较多，外观缺陷大，合格率低；第二，超薄预浸料的纤维层常采用小丝束纤维进行扩展，扩展倍率低，生产成本高，生产效率低；第三，高质量超薄预浸料的制备难度大，复合材料力学性能较低。
发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种超薄预浸料的制备方法及其制得的超薄预浸料，该制备方法包括纤维层的制备、树脂层的制备以及超薄预浸料的制备三个步骤，并对每个步骤的工艺控制进行研究，可制得高质量较大尺寸的超薄预浸料，并且制得的预浸料外观质量佳，生产成本低，使用其制得的复合材料力学性能佳。
本发明提供一种超薄预浸料的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：
1S纤维层制备：将N个纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，最终将N锭丝束所含的纤维丝展宽为预定幅宽的纤维层，其中，N为整数，并且2＜N≤25，纤维层制备速度为5～7m/min；
2S树脂层制备：将树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为60～90℃，涂布速率控制为5～20m/min；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，其中，控制辊压温度为55～110℃，控制加热辊压装置的间隙为5～75μm，预浸料的制备速率控制为4～7m/min。
其中，所述步骤1S中，N锭丝束展宽方式为合并展宽，其中，所述展纱装置为超声波展纱装置，其中，超声波发生器的频率为30～315MHz，超声波槽内介质包括水。
其中，所述步骤2S中，涂胶机涂胶部分包括胶轮、固定轮和调整轮，涂布温度控制为70～80℃，涂布速率控制为10～15m/min，固定轮速比控制为80～100％，调整轮速比控制为60～90％。
其中，所述步骤3S中，所述树脂层的面密度控制为7.5～20g/m2。
其中，所述步骤3S中，所述树脂层的面密度控制为8.2～12.2g/m2。
其中，所述步骤1S中，N锭丝束展宽方式为合并展宽，制得的纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷，并且，所述纱筒的放纱张力为8～15N，所述牛皮纸的放卷张力为30～50N，所述纤维层收卷张力为130～170N。
其中，所述步骤2S中，离型纸张力为200～300N，胶轮压力控制为0.5～1MPa。
其中，所述步骤3S中，所述加热辊压装置包括四组加热辊压设备，加热辊压设备的间隙控制为10～60μm，四组加热辊压设备的温度依次控制为80～100℃、80～105℃、80～105℃和55～75℃。
其中，所述步骤3S中，第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，第一热板温度控制为80～95℃，第二热板温度控制为80～95℃。
并且，所述树脂层与纤维层经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降温剥离上层离型纸，制得所述超薄预浸料，其中所述冷却板温度控制为10～20℃。
其中，所述步骤1S中，所述展纱装置为超声波展纱装置，制得的纤维层的幅宽控制为500mm，所述步骤3S中，所述纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm。
本发明还提供一种使用上述的超薄预浸料的制备方法制备的超薄预浸料，其中，所述纤维层为碳纤维层、玻璃纤维层、芳纶纤维层、聚乙烯纤维层和聚酰亚胺纤维层中的一种；
其中，所述树脂层为环氧树脂层、聚氨酯树脂层、氰酸酯树脂层和聚酰亚胺树脂层中的一种；
并且，所述纤维层质量占所述预浸料总质量的45～70％。
其中，所述纤维层由牌号为T700SC-12K、M30SC-18K的碳纤维丝束制得。
其中，所述纤维层为碳纤维层，所述树脂层为环氧树脂层，所述超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为20～40g/m2，树脂层面密度为8.2～12.2g/m2，厚度为0.02～0.04mm。
根据本发明提供的超薄预浸料的制备方法，主要的创新点是通过对每个步骤的工艺控制进行研究，能够制得高质量较大尺寸的超薄预浸料，并且制得的预浸料外观质量佳，生产成本低，而且使用其制得的复合材料力学性能佳。
具体地，根据本发明提供的制备方法包括纤维层制备、树脂层制备和超薄预浸料的制备三个步骤：
纤维层的制备步骤主要将N锭丝束扩展合并为预定幅宽的纤维层，具体地将N个纱筒固定在纱架上，各纱筒所含的纤维丝经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，最终展宽为预定幅宽的纤维层，其中，N为整数，并且2＜N≤25，在该步骤中，控制纤维层制备速度为5～7m/min，在保证生产效率的同时，有效控制纤维层的均匀性与幅宽。为了进一步减少超薄预浸料外观缺陷，并提高机械性能，优选地，该展宽方式为合并展宽，即在N锭丝束展宽的过程中，展宽丝束同时进行合并，该方式能够最大程度的减少不同锭展宽丝间的缝隙，将N锭纱束展宽合并为均匀的纤维层。
优选地，展纱装置为超声波展纱装置。进一步地，为了保证纤维的展宽倍率及合并效果，控制超声波槽内的液态介质主要为工业级纯净水，并且超声波发生器的频率为30～315MHz。该操作条件下，纤维束展宽薄化效果更佳。
更进一步地，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷，纱筒放纱张力、牛皮纸放卷张力及纤维层收卷张力的控制，以及与超声波发生器频率和超声介质的配合，是多锭纤维束展宽合并的关键。
现有技术中常采用的展纱方法为碾压法、气流法和超声波法，但这三种方法中通常将纤维束展宽后直接收丝，即N锭纤维束展宽分别收丝得到N锭展宽丝束，在后序工艺复合时纤维层存在缝隙的可能性大，导致超薄预浸料产品外观缺陷较多。
本发明优选地，控制纱筒的放纱张力为8～15N,牛皮纸的放卷张力为30～50N，所述纤维层收卷张力为130～170N，各参数的配合能够使N锭纤维束展宽的同时进行合并，合并与展宽同时进行，最终制得均一的纤维层，不仅有效减少对丝束的损伤，并且制得的纤维层卷平整均一。
树脂层的制备步骤主要将树脂加热溶胶后，均匀涂布在离型纸上制得树脂层，其中离型纸在胶轮与固定轮间隙中穿过，在其运动过程中固定轮将树脂涂布在离型纸上。在该过程中，涂布的温度控制为60～90℃，涂布温度对树脂层的质量有较大影响，温度过高易导致树脂溶胶的黏度降低，影响树脂层的树脂量，涂布温度过低则易导致黏度增大，影响树脂层的均匀度，优选地，涂布温度控制为70～80℃。涂布速率是影响树脂层质量的另一个关键因素，该速率具体指离型纸运转速率，本发明控制为5～20m/min，优选为10～15m/min。
为了更好地控制树脂层质量，本发明对固定轮以及调整轮的操作参数做了进一步研究，具体地针对各轮运转的速率与涂布速率之比进行了研究。固定轮速率与涂布速率之比定义为固定轮速比，该比值控制为80～100％，类似地将调整轮速率与涂布速率之比控制为60～90％，该参数的控制能够保持树脂含量及树脂层面密度的稳定性。
优选地，树脂层的面密度控制为7.5～20g/m2，该面密度的树脂层能够有效地与纤维层进行浸润，并且制得的超薄预浸料较薄，树脂含量较低，机械性能更佳。更优选地，树脂层的面密度控制为8.2～12.2g/m2。
进一步地，离型纸的张力控制为200～300N，胶轮的压力控制为0.5～1Mpa。离型纸的张力控制影响离型纸的平稳运行，进而影响树脂层的均匀性；胶轮的压力控制进一步保证了树脂层的面密度以及整体的均匀性，上述参数的控制能够进一步提高树脂层质量。
超薄预浸料制备步骤主要是将两层树脂层浸润至纤维层中，形成超薄预浸料，该过程需对树脂层及纤维层构成的料坯进行加热辊压，最终制得纤维分布均匀的预浸料。具体地，加热辊压装置包括上下相对应的辊压设备，并且相对应的设备在垂直预浸料运动方向上的间隙可进行调节，料坯经过间隙的同时被施加温度与压力进而制得预浸料。
其中，制备过程的温度控制为55～110℃，加热辊压装置的间隙控制为5～75μm，预浸料的制备速率控制为4～7m/min，在该工艺参数下树脂层能够更好地浸润至纤维层中，并有效地控制预浸料厚度。
优选地，加热辊压装置具体包括四组加热辊压设备，并且四组加热辊压设备的间隙控制为10～60μm。优选地，四组加热辊压设备的温度依次控制为80～100℃、80～105℃、80～105℃和55～75℃，该设计使得料坯经过多次升温辊压过程，促进料坯中树脂、纤维丝的均匀分布，并且进一步降低预浸料厚度，特别地，料坯经过第四组加热辊压设备时，温度有一定降低，更利于预浸料后续的降温剥离操作。四组加热辊压设备的配合，有效提高超薄预浸料的质量以及制得的层压板的力学性能。
更优选地，第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，热板对料坯进行加热但并不施加压力，第一热板温度控制为80～95℃，第二热板温度控制为80～95℃，进一步促进树脂的流动性，提高预浸料质量，特别地，预浸料坯经过前三组加热辊压设备时，经过加热辊压-热板加热-加热辊压-热板加热-加热辊压的过程，使得树脂、纤维丝分布均匀，超薄预浸料性能更佳。
料坯经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降低温度并剥离上层树脂层上的离型纸，其中温度控制为10～20℃，该控制过程进一步增加了上述有益效果。
将纤维层展宽变薄并且为均一的整体以及树脂层的制备是生产超薄预浸料的难点，因此，纤维层和树脂层的制备过程需对质量进行严格控制。使用本发明提供的制备方法可制得较大尺寸超薄预浸料，并且无拼接缝。
具体地，控制步骤1S中合并展宽后制得的纤维层的幅宽为500mm，进行超薄预浸料制备的过程中，将两卷纤维层进行并列拼接，进而控制预浸料幅宽为1000mm，该过程理论仅产生一条拼接缝，但该拼接缝在预浸料的制备过程中可控制肉眼不可见。
另一方面，在树脂层的制备过程需对质量进行严格控制。进一步地，遵循树脂层的制备方法制得树脂层后，还需在该层取5处样品，进行面密度的测定，评测树脂层的均一性与面密度是否达标。并控制树脂层的面密度为8.2～12.2g/m2。
使用质量符合该标准的树脂层，能够更好地与幅宽为1000mm的纤维层进行浸润，并且，该操作方式在预浸料的制备过程中仅需使用两卷纤维层，幅宽可达1000mm，无需频繁更换纤维纱锭，理论上仅存在的一条拼接缝，进行预浸料制备步骤之后肉眼不可见，制得外观质量及性能佳的超薄预浸料，有效提高了超薄预浸料的生产效率，降低成本。
作为本发明的优选示例，所述超薄预浸料的制备方法包括下述步骤：
1S纤维层制备：将N个纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，其中，纱筒的放纱张力为8～15N，最终将N锭丝束所含的纤维丝合并展宽为500mm幅宽的纤维层，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷，其中，N为整数，并且2＜N≤25；
其中，所述展纱装置为超声波展纱装置，超声波发生器的频率为30～315MHz，超声波槽内介质包括水，牛皮纸的放卷张力为30～50N，纤维层收卷张力为130～170N，纤维层制备速度为5～7m/min；
2S树脂层制备：将树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为70～80℃，涂布速率控制为10～15m/min，固定轮速比控制为80～100％，调整轮速比控制为60～90％，离型纸张力为200～300N，胶轮压力控制为0.5～1MPa；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，其中，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm，并且树脂层的面密度控制为7.5～20g/m2；
其中，控制辊压温度为55～110℃，控制加热辊压装置的间隙为5～75μm，预浸料的制备速率控制为4～7m/min。
作为本发明的优选示例，所述超薄预浸料的制备方法包括下述步骤：
1S纤维层制备：将N个纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，其中，纱筒的放纱张力为8～15N，最终将N锭丝束所含的纤维丝合并展宽为500mm幅宽的纤维层，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷，其中，N为整数，并且2＜N≤25；
其中，所述展纱装置为超声波展纱装置，超声波发生器的频率为30～315MHz，超声波槽内介质包括水，牛皮纸的放卷张力为30～50N，纤维层收卷张力为130～170N，纤维层制备速度为5～7m/min；
2S树脂层制备：将树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为70～80℃，涂布速率控制为10～15m/min，固定轮速比控制为80～100％，调整轮速比控制为60～90％，离型纸张力为200～300N，胶轮压力控制为0.5～1MPa；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，其中，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm，并且树脂层的面密度控制为8.2～12.2g/m2；
其中，加热辊压装置包括四组加热辊压设备，第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，，加热辊压设备及热板的温度依次控制为80～100℃、80～105℃、80～105℃和55～75℃，第一热板温度控制为80～95℃，第二热板温度控制为80～95℃，加热辊压设备的间隙控制为10～60μm，树脂层与纤维层经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降温剥离离型纸，制得所述超薄预浸料，其中所述冷却板温度控制为10～20℃，预浸料的制备速率控制为4～7m/min。
根据本发明的另一个方面，提供一种使用上述制备方法制备的超薄预浸料。具体地，所述纤维层为碳纤维层、玻璃纤维层、芳纶纤维层、聚乙烯纤维层和聚酰亚胺纤维层中的一种；
所述树脂层为环氧树脂层、聚氨酯树脂层、氰酸酯树脂层和聚酰亚胺树脂层中的一种；其中，控制纤维层质量占预浸料总质量的45～70％，较高的纤维含量能够有效增加制备复合材料后的材料的抗拉强度。
进一步地，本发明提供的制备方法非常适合碳纤维预浸料的制备，特别适合牌号为T700SC-12K和M30SC-18K的大丝束的碳纤维丝束。由于小丝束价格较高，因此使用该大丝束碳纤维为原料进行制备超薄预浸料能够减少成本，并且能进一步提高超薄预浸料及层合板的力学性能。更优选地，该预浸料的树脂层为环氧树脂层。
特别地，本发明请求保护使用上述制备方法制得的一种较大尺寸超薄预浸料，该预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为20～40g/m2，树脂层面密度为8.2～12.2g/m2，厚度为0.02～0.04mm。
本发明针对每个步骤的工艺控制进行研究，与现有技术相比，其有益效果体现在：
第一，本发明控制参数较多，制备过程纤维层、树脂层及预浸料质量控制稳定，有效解决了高质量超薄预浸料制备难度大的技术问题。
第二，本发明制得的超薄预浸料可实现较大尺寸超薄预浸料的制备，有效减少外观缺陷，并且质量佳，合格率高。
第三，本发明可使用大丝束纤维束进行超薄预浸料的制备，有效提高预浸料制备的层合板力学性能的同时，有效提高生产效率，大幅降低生产成本。
本发明的超薄预浸料制备方法及超薄预浸料的有益效果将通过实施例给出具体实验数据进行说明。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理，在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的一种超薄预浸料的制备流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1
1S纤维层制备：将25锭牌号为T700SC-12K的碳纤维纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，最终将25锭丝束所含的纤维丝展宽为500mm幅宽的纤维层，其中，纤维层制备速度为5m/min；
2S树脂层制备：将环氧树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为70℃，涂布速率控制为10m/min；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，其中，控制辊压温度为80℃，控制加热辊压装置的间隙为60μm左右，预浸料的制备速率控制为4m/min。
制得超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为40g/m2，厚度为0.04mm。
实施例2
1S纤维层制备：将19锭牌号为T700SC-12K的碳纤维纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，其中，纱筒的放纱张力为8N，最终将19锭丝束所含的纤维丝合并展宽为500mm幅宽的纤维层，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷；
并且，超声波展纱装置中，超声波发生器的频率为100MHz，超声波槽内介质为工业级纯净水，牛皮纸的放卷张力为30N，纤维层收卷张力为130N，纤维层制备速度为6m/min；
2S树脂层制备：将环氧树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为70℃，涂布速率控制为15m/min，固定轮速比控制为80％，调整轮速比控制为60％，离型纸张力为200N，胶轮压力控制为0.5MPa；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，其中，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm，并且树脂层的面密度控制为10g/m2；
其中，控制辊压温度为90℃，控制加热辊压装置的间隙为50μm左右，预浸料的制备速率控制为7m/min。
制得超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为30g/m2，厚度为0.03mm。
实施例3
1S纤维层制备：将14锭牌号为T700SC-12K的碳纤维纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，其中，纱筒的放纱张力为15N，最终将14锭丝束所含的纤维丝合并展宽为500mm幅宽的纤维层，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷；
并且，超声波展纱装置中，超声波发生器的频率为100MHz，超声波槽内介质为工业级纯净水，牛皮纸的放卷张力为30N，纤维层收卷张力为150N，纤维层制备速度为7m/min；
2S树脂层制备：将环氧树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为75℃，涂布速率控制为12m/min，固定轮速比控制为95％，调整轮速比控制为74％，离型纸张力为260N，胶轮压力控制为0.75MPa；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，其中，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm，并且树脂层的面密度控制为12.2g/m2；
其中，加热辊压装置包括四组加热辊压设备，第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，加热辊压设备的温度依次控制为80℃、100℃、95℃、72℃，第一热板和第二热板的温度均为95℃，加热辊压设备的间隙控制为45μm左右，树脂层与纤维层经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降温剥离上层离型纸，制得所述超薄预浸料，其中所述降温辊温度控制为20℃，预浸料的制备速率控制为5m/min。
制得超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为22.4g/m2，厚度为0.022mm。
实施例4
1S纤维层制备：将15锭牌号为T700SC-12K的碳纤维纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，其中，纱筒的放纱张力为10N，最终将15锭丝束所含的纤维丝合并展宽为500mm幅宽的纤维层，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷；
并且，超声波展纱装置中，超声波发生器的频率为200MHz，超声波槽内介质为工业级纯净水，牛皮纸的放卷张力为50N，纤维层收卷张力为170N，纤维层制备速度为5m/min；
2S树脂层制备：将环氧树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为72℃，涂布速率控制为10m/min，固定轮速比控制为90％，调整轮速比控制为72％，离型纸张力为240N，胶轮压力控制为0.72MPa；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，其中，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm，并且树脂层的面密度控制为9.8g/m2；
其中，加热辊压装置包括四组加热辊压设备，第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，加热辊压设备的温度依次控制为90℃、105℃、80℃、60℃，第一热板和第二热板的温度均为90℃，加热辊压设备的间隙控制为48μm左右，树脂层与纤维层经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降温剥离上层离型纸，制得所述超薄预浸料，其中所述降温辊温度控制为15℃，预浸料的制备速率控制为6m/min。
制得超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为24g/m2，厚度为0.024mm。
实施例5
1S纤维层制备：将13锭牌号为T700SC-12K的碳纤维纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，其中，纱筒的放纱张力为12N，最终将13锭丝束所含的纤维丝合并展宽为500mm幅宽的纤维层，纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷；
并且，超声波展纱装置中，超声波发生器的频率为200MHz，超声波槽内介质为工业级纯净水，牛皮纸的放卷张力为45N，纤维层收卷张力为155N，纤维层制备速度为5.5m/min；
2S树脂层制备：将环氧树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为80℃，涂布速率控制为15m/min，固定轮速比控制为100％，调整轮速比控制为90％，离型纸张力为300N，胶轮压力控制为0.7MPa；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，其中，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，幅宽控制为1000mm，并且树脂层的面密度控制为8.2g/m2；
其中，加热辊压装置包括四组加热辊压设备，第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，加热辊压设备的温度依次控制为100℃、80℃、105℃、65℃，第一热板和第二热板的温度均为85℃，加热辊压设备的间隙控制为30μm左右，树脂层与纤维层经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降温剥离上层离型纸，制得所述超薄预浸料，其中所述降温辊温度控制为10℃，预浸料的制备速率控制为5m/min。
制得超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为20g/m2，厚度为0.02mm。
对比例
为了进一步说明本发明的有益效果，选择现有技术生产的1000mm幅宽的超薄预浸料作为对比实施例，其纤维面密度为20g/m2，厚度为0.02mm，该超薄预浸料采用T300-3k的碳纤维丝束以及环氧树脂进行预浸料的生产。
测试例
将实施例1～5及对比例的超薄预浸料应用与层合板的制备，对最终得到的复合材料制品分别进行性能测试，结果如下：
表1不同规格超薄预浸料复合制品性能测试结果
测试性能 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 对比例
拉伸强度(MPa) 2037 2135 2241 2210 2245 1545
压缩强度(MPa) 874 897 1015 1007 1020 807
弯曲强度(MPa) 1231 1403 1431 1421 1444 1228
层间剪切强度(MPa) 78 79 88 89 88 74
从上述测试例我们可以看出，实施例1～5的机械性能远高于对比例，具体地，实施例1～5的平均拉伸强度为2173.6MPa，相对于对比例的1545MPa提高了40.7％；平均压缩强度为962.6MPa，相对于对比例的807MPa提高了19.3％；平均弯曲强度为1386MPa，相对于对比例的1228MPa提高了12.9％；平均层间剪切强度为84.4MPa，相对于对比例的74MPa提高了14.1％。说明了本发明提供的超薄预浸料性能较佳，制备的层合板各项性能优异。
综上所述，本发明具有下述有益效果：
第一，本发明控制参数较多，制备过程纤维层、树脂层及预浸料质量控制稳定，有效解决了高质量超薄预浸料制备难度大的技术问题。
第二，本发明制得的超薄预浸料可实现较大尺寸超薄预浸料的制备，有效减少外观缺陷，并且质量佳，合格率高。
第三，本发明可使用大丝束纤维束进行超薄预浸料的制备，有效提高预浸料制备层合板力学性能的同时，有效提高生产效率，大幅降低生产成本。
最后应说明的是：在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种超薄预浸料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：
1S纤维层制备：将N个纱筒固定在纱架上，丝束依次经过放纱装置、展纱装置、干燥装置和收卷装置，最终将N锭丝束所含的纤维丝展宽为预定幅宽的纤维层，其中，N为整数，并且2＜N≤25，纤维层制备速度为5~7m/min；
2S树脂层制备：将树脂加热熔胶后，使用涂胶机将胶状树脂均匀涂布在离型纸上，制得树脂层，其中，涂布温度控制为70~80℃，涂布速率控制为10~15m/min；所述树脂层的面密度控制为7.5~20g/m2；
3S超薄预浸料制备：取两组步骤2S制得的树脂层分设在纤维层上下方，将其穿过加热辊压装置的间隙，使两层树脂层浸润至纤维层中制得超薄预浸料，其中，控制辊压温度为55~110℃，控制加热辊压装置的间隙为5~75μm，预浸料的制备速率控制为4~7m/min；
所述步骤1S中，N锭丝束展宽方式为合并展宽，制得的纤维层铺设在牛皮纸上进行收卷，并且，所述纱筒的放纱张力为8~15N，所述牛皮纸的放卷张力为30~50N，所述纤维层收卷张力为130~170N；
其中，所述展纱装置为超声波展纱装置，其中，超声波发生器的频率为30~315MHz，超声波槽内介质包括水；
所述步骤2S中，涂胶机涂胶部分包括胶轮、固定轮和调整轮，固定轮速比控制为80~100%，调整轮速比控制为60~90%；其中，所述固定轮速比是指固定轮速率与涂布速率之比，调整轮速比是指调整轮速率与涂布速率之比；
离型纸张力为200~300N，胶轮压力控制为0.5~1MPa；
所述步骤3S中，所述加热辊压装置包括四组加热辊压设备，加热辊压设备的间隙控制为10~60μm，四组加热辊压设备的温度依次控制为80~100℃、80~105℃、80~105℃和55~75℃；
第一及第二组加热辊压设备之间还包括有第一热板，第二及第三组加热辊压设备之间还包括有第二热板，第一热板温度控制为80~95℃，第二热板温度控制为80~95℃；
并且所述树脂层与纤维层经过加热辊压装置后，还经过冷却板，降温剥离上层离型纸，制得所述超薄预浸料，其中所述冷却板温度控制为10~20℃；
所述步骤3S中，所述纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，所述超薄预浸料的幅宽为步骤1S制得的纤维层的幅宽的2倍。
2.一种如权利要求1所述的超薄预浸料的制备方法，其特征在于，所述步骤1S中，纤维层的幅宽为500m；
所述步骤3S中，所述纤维层为两组步骤1S制得的纤维层并列拼接而成，所述超薄预浸料的幅宽为1000m。
3.一种使用如权利要求1或2所述的超薄预浸料的制备方法制备的超薄预浸料，其特征在于，
所述纤维层为碳纤维层、玻璃纤维层、芳纶纤维层、聚乙烯纤维层和聚酰亚胺纤维层中的一种；
所述树脂层为环氧树脂层、聚氨酯树脂层、氰酸酯树脂层和聚酰亚胺树脂层中的一种；并且，所述纤维层质量占所述预浸料总质量的45~70%。
4.如权利要求3所述的超薄预浸料，其特征在于，所述纤维层由牌号为T700SC-12K、M30SC-18K的碳纤维丝束制得。
5.如权利要求3所述的超薄预浸料，其特征在于，所述纤维层为碳纤维层，所述树脂层为环氧树脂层，所述超薄预浸料的宽度为1000mm，纤维面密度为20~40g/m2，树脂层面密度为8.2~12.2 g/m2，厚度为0.02~0.04mm。
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