Препреги - стеклоткань пропитанная

Препрег - это композиционный материал, состоящий из основы и связующего вещества, которое нуждается в дальнейшем отверждении и может быть превращено в полимерный композитный материал разными способами. Одним из наиболее популярных материалов, используемых для создания препрегов различных марок, является стеклоткань, которая производится из стеклянных волокон. Эти волокна получаются путем вытягивания из расплава стеклянной массы или из стеклянных шариков.

Для производства электроизоляционных стеклотканей используется стекловолокно, изготовленное из алюмоборосиликатного бесщелочного стекла марки Е. Применение бесщелочного стекла позволяет получить материалы с высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к влаге. Присутствие щелочей негативно влияет на надежность и долговечность электроизоляционных материалов. При эксплуатации изоляции влага проникает в материалы, вызывая омыление щелочей, разрушение структуры стекла, нарушение электрической изоляции и снижение диэлектрических свойств. Для конструкционных стеклотканей, применяемых в производстве стеклопластиков с повышенным модулем упругости и высокой прочностью, можно использовать стекловолокна из специальных стекол с улучшенными механическими характеристиками.  

Существуют разные методы переплетения стеклотканей. В большинстве случаев используется стандартное (полтняное) переплетение нитей. При полотняном переплетении основные и уточные нити перекрывают друг друга поочередно. Такое переплетение обладает лучшими механическими свойствами. Ткани полотняного переплетения, у которых прочность и количество нитей в направлении основы и утка схожи, называют равнопрочными. Эти ткани применяются для создания материалов с изотропными свойствами. В то же время некоторые электроизоляционные материалы, включая стеклослюдинитовые ленты, обладают анизотропией свойств, где механические характеристики значительно выше вддоь основы. Для таких материалов используются стеклоткани с увеличенной разрывной нагрузкой вдоль основы, которые называются неравнопрочными стеклотканями.

В отдельных случаях находят применение ткани с другим переплетением нитей - саржевым, сатиновым. В тканях саржевого переплетения нити переплетаются через две или поочередно через одну или две. В тканях сатинового переплетения нить основы или утка проходит под несколькими нитями утка или основы (пяти- или восьмиремизные ткани).

Стеклоткани являются важным материалом для производства электрической изоляции благодаря своим ценным свойствам,таким как высокая прочность в сочетании с высокой теплостойкостью, химическая стойкость к различным агрессивным средам, хорошие электро- и теплоизолирующие свойства, а также совместимость с различными полимерными композициями. Таким образом, стеклоткань широко используется в технике. В качестве связующего вещества для препрегов, которые придают детали окончательную форму и определенные свойства, применяются различные типы полимеров, включая полиэфирные, эпоксидные, фенольные, полиимидные и другие смолы.

Для высокотемпературных диэлектриков применяются полиимиды, которые обладают высокой термической и морозостойкостью. В качестве связующего вещества также используются полиэфирные смолы. Однако наиболее распространены эпоксидные смолы разного состава и композиции, которые являются основным материалом для производства препрегов и ламинатов для многослойных печатных плат. Эпоксидные смолы выбирают из-за их низкой усадки в процессе полимеризации. При комнатной температуре эти смолы не отверждаются и остаются в жидком состоянии, что облегчает пропитку волокон.

Особенности: стойкость к агрессивным химическим веществам и растворителям, к возможности нагревания и сохранения качества при разных температурах, возможность придания прочности и эластичности готовому изделию. Единственная проблема заключается в том, что окончательные продукты трудно утилизировать или перерабатывать.

Электроизоляционные стеклоткани по своему назначению делятся на 4 класса. Ткани 1-го класса используют для изготовления фольгированных стеклотекстолитов. Они должны быть термохимически обработаны и содержать аппрет в количестве 0,1-0,5%. Ткани 2-го класса используют при изготовлении стеклолакотканей, поэтому в них не допускается наличие ворса. Стеклоткани 3-го класса применяют для получения стеклотекстолитов. Ткани вырабатывают на парафиновом замасливателе, однако для получения более стабильных свойств и высокого качества стеклотекстолитов предпочтительнее использовать аппретированные ткани или ткани на прямых замасливателях. Стеклоткани 4-го класса используют для производства слюдяных лент, слюдопластов, композиционных материалов. В этих случаях предпочтение отдается стеклотканям с парафиновой эмульсией.

Тонике стеклоткани (толщ. 25-50мкм) используются, в основном, при изготовлении слюдяных лент. Стеклоткани толщ. 60-100мкм служат основой для изготовления стеклолакотканей различных марок. Стеклоткани толщиной 100мкм и выше применяются для изготовления препрегов, листовых слоистых пластиков, намотанных изделий. Порядок использования пропиточной установки для получения препрега: рулон наполнителя (например, стеклоткани); пропиточная ванна с нагревом и связующим; сушильная камера; нагреватель; рулон разделительной пленки; рулон готового препрега.  

Препреги нужно хранить в их оригинальной упаковке, которая обычно состоит из слоев антиадгезионной пленки или бумаги. Может быть разрезана на листы или представлена в виде рулона. Эпоксидный препрег уже содержит необходимое количество смолы и отвердителя, которые пропитаны в ткань. Это обеспечивает защиту материала и упрощает его обработку. При хранении также устанавливаются определенные температурные ограничения, чтобы продлить срок годности. Препреги становятся все более популярными в композитной промышленности благодаря своей простоте использования, постоянным свойствам и высокому качеству обработки поверхности. В последние годы были разработаны быстроотверждаемые связующие и препреги, которые значительно сокращают время производства деталей. Эти полимерные композиционные материалы (ПКМ) обладают высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Использование препрегов для изготовления широкого спектра продукции имеет несколько преимуществ, включая высокую точность производства деталей и хорошие механические параметры готовой продукции. Препреги применяются в авиастроении для уменьшения веса в деталях корпуса воздушных транспортных средств, снижения расхода топлива воздушных судов, в двигателях малых самолетов, а также в радиоэлектронике для создания печатных плат.

Кроме электроизоляционных стеклотканей в производстве отдельных марок стеклотекстолитов используют также конструкционные ткани марки Т. Чаще всего применяют стеклоткани марок Т-11, Т-13, Т-23. Эти ткани вырабатываются как  полотняным, так и сатиновым переплетением, имеют поверхностную плотность 250-350г/кв.м, высокую разрывную нагрузку, в 2-3 раза превышающую прочность электроизоляционных аппретированных стеклотканей. Как правило, эти стеклоткани используются при изготовлении конструкционных стеклотекстолитов. При изготовлении конструкционных стеклотекстолитов и стеклопластиков специального назначения используют ровинговые стеклоткани и различные нетканые материалы. Композитные материалы также применяются в медицине (ортопедии) для создания протезов и медицинских приборов, в строительстве, автомобилестроении и судостроении, военной и космической технике. Использование таких материалов значительно упрощает процесс изготовления сложных деталей с минимальными затратами.