復(fù)合材料制作方法之預(yù)浸材疊層

123,123

　　尖端復(fù)合材料(Material)在航天上的應(yīng)用，以使用預(yù)浸材疊層的制作方法為主。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。此一方法是將預(yù)浸材仔細疊層后，加壓及加溫將材料固化，以形成復(fù)合材料。其成型的主要步驟（procedure)詳述如后。
 
 
　　預(yù)浸材疊層的方法所使用的材料為各種預(yù)浸材，預(yù)浸材為長纖維及樹脂(Resin)的混合物，通常是將樹脂均勻（jūn yún)的涂包在長纖維上，而長纖維可是單向的，或是雙向編織（to braid）的。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。在室溫下，此一材料通常具有一些黏性，并且樹脂容易產(chǎn)生化學反應(yīng)(Chemical reaction)，因此，都儲存在低溫的環(huán)境中，直到疊層完畢后，再加溫使樹脂反應(yīng)固化。預(yù)浸材常見的商業(yè)產(chǎn)品(Product)，有單向或雙向編織的玻璃材質(zhì)或碳(C)纖維，而含浸的樹脂則以環(huán)氧(Oxygen)樹脂(Epoxy resin)為主。
 
　　于復(fù)合材料(Material)的成型上，是將預(yù)浸材依設(shè)計上纖維的方向，加以裁減，然后一層一層貼在模具（稱號：工業(yè)之母）上，并加上包裝后，即可進行固化。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。預(yù)浸材中樹脂(Resin)的包含比重通常過高，而且于疊層中容易將空氣夾于層更層之間，因此，在固化的同時，需加壓以將多余的樹脂擠出，并同時將空氣帶出。而固化時的包裝，即是為了此一目的。
 
　　預(yù)浸材疊層包裝中，各種材料(Material)有不同的用途。分述如下:
 
　　1. peel ply: 置于預(yù)浸材疊層之上下，用以保護成型后的合材料(Material)表面， 免于遭受感染，通常于黏接組合安裝或噴漆前脫離。如無黏接組裝的必要，亦可省去。peel ply可採用耐龍或玻璃材質(zhì)的編織（to braid）纖維布。

123,123

 
　　2. separator: 為多孔性的材料(Material)品質(zhì)，置于peel ply之上，可允許多余樹脂通過(tōng guò)，并防止成型后的復(fù)合材料與其他物質(zhì)相黏，而易于取出。
 
　　3. bleeder: 玻璃材質(zhì)編織（to braid）纖維布所構(gòu)成，置于separator之上，可吸收多余的樹脂(Resin)。使用層數(shù)的多寡，視預(yù)浸材疊層的厚度，及多余樹脂的量 來決定。
 
　　4. barrier: 置于bleeder與breather之間，防止樹脂流入breather之中。
 
　　5. breather and vacuum bag: vacuum bag封裝整個組合安裝，以便抽取真空。而breather置于vacuum bag之下，形成真空抽取的通道。
 
　　6. dam: 側(cè)邊防漏的金屬塊。
 
　　預(yù)浸材經(jīng)疊層于模具（稱號：工業(yè)之母）上并包裝后，即可進行加壓加溫固化。
 
　　對于簡單的平板結(jié)構(gòu)，可直接置于熱壓機上來成型。
??