隨著高性 能纖維如碳纖維、芳綸等的相繼問世，預(yù)浸料的工藝狀態(tài)穩(wěn)定和質(zhì)量控制得到可靠的保障，各種預(yù)浸料的制備技術(shù)有了很大發(fā)展。隨著增強(qiáng)纖維和樹脂基體性能的不斷提高，促進(jìn)了預(yù)浸料的研究和開發(fā)，其工藝技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在現(xiàn)代材料科學(xué)領(lǐng)域，預(yù)浸料的應(yīng)用已成為推動高性能復(fù)合材料創(chuàng)新的關(guān)鍵因素。這種材料以其卓越的機(jī)械性能、工藝穩(wěn)健性和無與倫比的可重復(fù)性而著稱，為航空航天、汽車工業(yè)和高端運動設(shè)備等領(lǐng)域提供了前所未有的解決方案。預(yù)浸料的特點
概念
預(yù)浸料是通過將纖維材料（如碳纖維或玻璃纖維）預(yù)先浸漬于樹脂中而制成的。這一過程確保了纖維與樹脂的最佳比率，為制造輕質(zhì)且強(qiáng)度高的復(fù)合材料提供了理想的基礎(chǔ)。
預(yù)浸料的分類
預(yù)浸料按增強(qiáng)體物理形狀可以分為單向預(yù)浸料 和織物預(yù)浸料;按寬度分類有寬、窄帶(幾毫米或幾 十毫米)預(yù)浸料;按增強(qiáng)體種類分有碳纖維增強(qiáng)預(yù)浸 料、玻璃纖維增強(qiáng)預(yù)浸料及芳綸纖維增強(qiáng)預(yù)浸料等; 按基體品種分則有熱塑性預(yù)浸料和熱固性預(yù)浸料; 按固化溫度分可分為低溫(80℃)、中溫(120℃)、高 溫(180℃)固化預(yù)浸料。其中，熱塑性預(yù)浸料和熱 固性預(yù)浸料是最常用的分類方式，兩者的性能對比如下：
從力學(xué)性能來說，單向預(yù)浸料沒有緯紗，靠樹脂基體將纖維粘成片狀材料，承載纖維可按受力分析情況設(shè)計結(jié)構(gòu)鋪層，因此其紗線的力學(xué)性能利用率 是最高的。織物預(yù)浸料由于織物在織造過程中經(jīng)、 緯的交織屈曲，不可避免造成纖維損傷，從而降低力學(xué)性能。但從易于手工鋪層操作和遇有拐角的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)來看，織物預(yù)浸料又有其獨特的優(yōu)點;在某些偏軸織物功用方面，其力學(xué)性能也較為穩(wěn)定。預(yù)浸料作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料技術(shù)，通過將纖維材料預(yù)先浸漬在樹脂中，提供了無與倫比的機(jī)械性能和工藝穩(wěn)健性，極大地優(yōu)化了制造流程。這種材料在航空航天、汽車和高端運動設(shè)備制造中尤為重要，因其能夠制造出輕質(zhì)而強(qiáng)度高的零件。然而，高成本、復(fù)雜的儲存和處理要求以及額外設(shè)備的需要是其主要局限性。盡管如此，預(yù)浸料因其高度可重復(fù)性和共固化能力，在高性能應(yīng)用領(lǐng)域仍占有不可替代的地位。未來趨勢方面，機(jī)械性能的極致優(yōu)化，預(yù)浸料通過精確控制纖維和樹脂的比率，為復(fù)合材料制造業(yè)帶來了巨大的變革。盡管存在一些挑戰(zhàn)，如高成本和特殊的儲存需求，但其帶來的優(yōu)勢如卓越的機(jī)械性能、工藝穩(wěn)健性和制造過程的高度可重復(fù)性使它成為許多高端應(yīng)用的首選材料。預(yù)浸料的原料組成
（1）基體
②在產(chǎn)品受力過程中傳遞應(yīng)力。不同類型樹脂基體的基本性能對比如表。
一般來說，通過單一的樹脂很難滿足工藝性能 要求，通常是采用幾種樹脂組合來實現(xiàn)工藝操作，如 采用幾種不同環(huán)氧樹脂組合來提高常溫或低溫下樹 脂體系的粘度。酚醛型環(huán)氧樹脂可提高樹脂體系的 反應(yīng)活性和耐熱性，雙酚A型環(huán)氧樹脂可調(diào)節(jié)樹脂 體系的粘度。研究表明，適于預(yù)浸料的樹脂體系 最好是液體雙酚A型環(huán)氧樹脂、固體雙酚A型環(huán)氧樹脂與酚醛環(huán)氧樹脂并用?；w材料的選擇要兼顧復(fù)合材料本身的性能要 求和工藝操作要求。如中溫?zé)崛郗h(huán)氧樹脂預(yù)浸料的 基本要求是夏天不粘手，冬天不發(fā)脆。這需要調(diào)整 不同組分配比，使得樹脂體系軟化點滿足夏天為36 ～37℃，冬天為30～32℃，同時限制環(huán)氧樹脂的固化溫度。最佳溫度一般為120～130℃，固化時間不超過90min。（2）固化體系
固化體系包括固化劑、促進(jìn)劑、催化劑和稀釋劑等。根據(jù)預(yù)浸料的使用要求，預(yù)浸料需要在室溫下具備一定的貯存期，因此固化體系通常使用潛伏性固化劑，即指在常溫常壓下不與樹脂反應(yīng)，但是在特殊的溫度壓力下，會促進(jìn)樹脂發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)。這樣，有利于預(yù)浸料在常溫下的貯存。該類固化劑 通常為分散型固化劑，即常溫下為固態(tài)，無法溶解于 環(huán)氧樹脂中，但加熱到其熔點附近時能與環(huán)氧樹脂 相混溶，開始快速發(fā)生固化反應(yīng)。促進(jìn)劑的主要作用是促進(jìn)固化劑在樹脂基體中 的溶解，提高固化反應(yīng)速率;增韌劑是為了降低熱固 性樹脂基體的脆性，提高其抗沖擊性能;稀釋劑主要 是降低樹脂黏度，提高工藝性能;催化劑主要是促進(jìn) 樹脂在固化成型階段的反應(yīng)，但在常溫常壓下，它處于一種“潛伏”狀態(tài) ，這對預(yù)浸料的實際生產(chǎn)是很有利的。
產(chǎn)業(yè)鏈
預(yù)浸料是一種在精確控制環(huán)境下制備的復(fù)合材料中間產(chǎn)品，它通過將樹脂基質(zhì)浸漬到連續(xù)纖維或織物中，形成一個可存儲的增強(qiáng)體和樹脂基體組合。這種材料的質(zhì)量在很大程度上決定了最終復(fù)合材料的性能。在使用過程中，預(yù)浸料經(jīng)加熱聚合后固化，使得熱固性樹脂充分交聯(lián)，形成一個既輕便又具有高強(qiáng)度、耐腐蝕和耐高溫特性的復(fù)合材料。目前，這種由預(yù)浸料制成的復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，包括航空航天、風(fēng)能發(fā)電、高速鐵路、汽車制造、漁業(yè)工具和賽艇制造等。
預(yù)浸料作為一種多功能復(fù)合材料，在眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，其中航空航天領(lǐng)域尤為突出。這一領(lǐng)域的應(yīng)用范圍包括民用飛機(jī)、噴氣戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、航空發(fā)動機(jī)以及衛(wèi)星和火箭等。國際上，尤其是在北美和歐洲，航空航天領(lǐng)域的復(fù)合材料工藝技術(shù)已達(dá)到成熟階段，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的制造中。就市場分布而言，北美地區(qū)是航空復(fù)合材料的主要市場，約占全球市場的58%，其次是歐洲，市場份額大約為38%。
在全球碳纖維預(yù)浸料市場上，赫氏公司和索爾維公司是主導(dǎo)者，兩者在市場上的份額均約為40%，幾乎占據(jù)了整個市場的主導(dǎo)地位。這兩家公司的市場優(yōu)勢彰顯了它們在全球預(yù)浸料市場中的領(lǐng)導(dǎo)地位。這一市場格局反映了預(yù)浸料在高端應(yīng)用領(lǐng)域的重要性，尤其是在對材料性能要求極高的航空航天行業(yè)。
通過調(diào)研行業(yè)痛點及技術(shù)趨勢協(xié)會總結(jié)目前熱點技術(shù)領(lǐng)域如下：1.） 開發(fā)新型熱熔預(yù)浸料體系：傳統(tǒng)上，預(yù)浸料的制備主要依賴溶液浸漬法，此方法盡管設(shè)備投資較低，但存在諸如樹脂含量控制不精確、溶劑揮發(fā)導(dǎo)致環(huán)境污染等問題。鑒于此，熱熔膠膜法的開發(fā)顯得尤為重要。該方法通過制造熔融樹脂膠膜并與纖維或織物復(fù)合浸漬，提供了精確的樹脂含量控制和較少的揮發(fā)性物質(zhì)，大大減少了環(huán)境污染。2.） 室溫長儲存期：為降低復(fù)合材料的生產(chǎn)成本，開發(fā)低溫低壓固化的樹脂體系顯得至關(guān)重要。如果能延長樹脂及其預(yù)浸料在室溫下的有效使用期，將減少對大型冷藏設(shè)備的依賴，并避免對現(xiàn)有成型設(shè)備的改造，從而顯著降低儲存和工藝成本。3. ）高性能化：隨著新一代飛行器和電子產(chǎn)品的發(fā)展，對預(yù)浸料提出了更高的性能要求，包括輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、抗燒蝕性、高機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的介電性能。酚醛預(yù)浸料的增韌改性、環(huán)氧預(yù)浸料的耐熱和阻燃改性，以及雙馬來酰亞胺預(yù)浸料的改性研究，都是迫切需要解決的問題。同時，為了實現(xiàn)復(fù)合材料的輕質(zhì)化，預(yù)浸料中引入改性填料的均勻分散也是一個技術(shù)挑戰(zhàn)。這些熱點反映出預(yù)浸料技術(shù)在環(huán)保、性能提升和成本控制等方面的持續(xù)進(jìn)步，預(yù)示著復(fù)合材料行業(yè)未來的發(fā)展方向。
預(yù)浸料，作為一種將纖維材料預(yù)先浸漬于樹脂中制成的高性能復(fù)合材料，已成為航空航天、汽車工業(yè)和高端運動設(shè)備等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。這種材料以其卓越的機(jī)械性能、工藝穩(wěn)健性和高度可重復(fù)性而備受推崇。盡管預(yù)浸料的成本較高，且有特殊的儲存和處理要求，但其在高性能應(yīng)用領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢使其成為首選材料。在材料選擇方面，預(yù)浸料的基體通常采用不同類型的樹脂組合，以適應(yīng)特定的應(yīng)用和工藝要求。固化體系的設(shè)計也是一個關(guān)鍵因素，它包括固化劑、促進(jìn)劑、催化劑和稀釋劑等，這些組分共同決定了預(yù)浸料的貯存期限和工藝性能。市場分析方面，預(yù)浸料已成為航空航天等高端領(lǐng)域的核心材料。當(dāng)前，全球預(yù)浸料市場呈現(xiàn)出穩(wěn)定的增長趨勢，特別是在航空領(lǐng)域，預(yù)浸料的應(yīng)用日益增多，其市場規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域都在不斷擴(kuò)大。技術(shù)前沿方面，預(yù)浸料領(lǐng)域正在努力解決環(huán)保、性能提升和成本控制等關(guān)鍵問題。例如，開發(fā)新型的熱熔預(yù)浸料體系、延長樹脂及預(yù)浸料在室溫下的有效使用期、以及提高預(yù)浸料的高性能化都是研究的熱點。未來，預(yù)浸料在復(fù)合材料中的應(yīng)用預(yù)計將進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場需求的增長，預(yù)浸料將在航空航天、汽車制造、新能源等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。同時，為了滿足更加嚴(yán)格的性能要求和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)浸料的研發(fā)也將面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?？傊?，預(yù)浸料技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和應(yīng)用將對高性能復(fù)合材料領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
