3D增材打印答疑：什么是预浸材料？

预浸材料，或称预浸纤维，通常是指用树脂系统（热固性或热塑性）预先浸渍的加固织物。
这些柔性片材被铺设在一个模具中以获得正确的形状，不需要额外的材料，它们通常用于制造先进的复合材料结构。

预浸材料的类型: 不同的材料和形式

从更广泛的意义上讲，预浸料是用基体聚合物浸泡的加固纤维：纤维可以采取线、带或织物的形式，可以由不同的材料制成，通常是玻璃、碳、玄武岩、凯夫拉尔合成纤维等。
基体可以是热塑性的（PE、尼龙、PPS、PEEK、PEKK、PEI）或热固性的（环氧树脂、酚醛）。丰富的纤维-基体组合创造了广泛的性能。

热固性预浸材料

它们是通过将纤维加固物与液体热固性树脂浸渍在一起而制成。术语 “热固性 “是指一类聚合物被加热到一定温度时，在固化剂的帮助下变硬或 “固化 “，并且不能重新熔化或重新塑形。

热固性树脂的固化过程有三个阶段。

– A-阶段：将树脂与固化剂混合（无化学反应）。

– B阶段：化学反应已经开始：混合物的粘度和粘性都在增加。

– C阶段：在高压锅中催化后，树脂已经完全固化了。

芳纶线、碳、玻璃、玄武岩和其他线材材料（左），碳纤维织物与热固性材料浸渍，表面有保护膜（右）。

一旦纤维被热固性树脂浸渍，预浸料就被轧制并储存在受控的温度和湿度下，直到准备用于制造过程。然后，预浸料被切割成所需的形状并放入模具中。由于环氧树脂处于B阶段，在使用前必须冷藏或冷冻保存。否则，总的保质期通常在8周以下。

预浸材料中最常见的热固性树脂是环氧树脂和聚酯。环氧树脂是一种用途广泛的树脂，具有良好的机械性能和耐化学性。另一方面，聚酯热固性树脂价格较低，具有良好的抗冲击性和耐磨性，但与环氧树脂相比，其机械性能较低。
热固性预浸料被广泛用于航空航天、汽车和风能行业。它们以高强度重量比、出色的抗疲劳性而闻名，广泛用于生产高性能复合材料结构，如飞机部件、赛车部件和风力涡轮机叶片。

由碳纤维预浸料制成的产品的复杂形状和光泽度。图片来源：autotecknic和dexcraft。热塑性预浸材料

热塑性预浸材料

这些是通过将纤维加固物与热塑性树脂（如聚乙烯或聚丙烯）浸渍在一起制成。树脂被加热到一个特定的温度，然后冷却，形成一个固体复合材料。

与热固性相比，热塑性预浸材料是用热塑性塑料预先浸渍的（可以多次熔化）。

– 低温：PP, PET, PE, PA, PPS.

聚乙烯和聚丙烯具有良好的耐化学性和低密度，使它们适合于需要减轻重量的应用。聚酰胺，通常被称为尼龙，以其韧性、高耐磨性和良好的抗疲劳性而闻名。

– 高温: PEEK、PEK、PEI.

热塑性预浸料比热固性预浸料有一些优势，如可以多次重新加热和重塑，提高环境耐性和改善抗冲击性。另外，热塑性预浸料在室温下很稳定，一般来说，没有贮存期，但是，由于热塑性塑料的粘度较大，所以制造起来比较困难：液态热固性材料能迅速浸透纤维，不会留下气泡，而热塑性塑料具有粘性，不容易浸透纤维。
另外，热塑性预浸料在室温下很稳定，一般来说，没有保质期，但是，由于热塑性塑料的粘度较大，所以制造起来比较困难：液态热固性材料能迅速浸透纤维，不会留下气泡，而热塑性塑料具有粘性，不容易浸透纤维。