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短切預(yù)浸料模塑復(fù)合材料（Chopped prepreg molding compound，CPMC）是一種較新的材料形式，類似于用短切的樹脂浸漬絲束制成的模塑復(fù)合材料，它為設(shè)計和加工工程師提供了多種好處，包括樹脂選擇的靈活性、可變的切屑寬度和長度。而且，可以在模制之前將切碎的預(yù)浸料坯預(yù)成型，以輔助制造并優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能。

切碎的預(yù)浸料可以片狀模塑料（Sheet Molding Compound， SMC）的形式卷成卷墊，而塊狀模塑料（Bulk Molding Compounds， BMC）則以松散的形式提供。

片狀模塑復(fù)合材料形式的短切預(yù)浸料減少了類似于各向同性預(yù)浸料疊層的墊子所需的過程勞動，而散裝形式的短切預(yù)浸料不僅在設(shè)計預(yù)浸料時提供了更多選擇形式的結(jié)構(gòu)性能，而且也消除了材料浪費。

2.1 零件制造要求

短切預(yù)浸料的成型通常在等溫溫度下匹配的金屬模具中進行。與預(yù)浸料熱壓成型相反，匹配的金屬模具在組件兩側(cè)提供尺寸控制的表面。當(dāng)纖維和樹脂作為一個整體運動時，向模塑料施加壓力是成型預(yù)浸料基短切模塑料的關(guān)鍵。如果樹脂太薄而不能使纖維移動，太厚樹脂無法流動，則會在模具中填充模塑料時出現(xiàn)問題，導(dǎo)致零件質(zhì)量不佳。

成型前樹脂的化學(xué)增稠和熱增稠用于獲得成型化合物的優(yōu)選樹脂粘度。預(yù)浸料制造商可以進行化學(xué)增稠，同時也可以通過零件的模具或預(yù)浸料制造商進行熱增稠。脫模過程中，預(yù)制件安裝時間、零件厚度和零件強度（Tg敏感性）等特性可能會影響成型溫度。較低的固化溫度有助于工藝的重復(fù)性，但在所有情況下都需要額外的壓制時間。工藝工程師還必須考慮保質(zhì)期、放熱反應(yīng)和固化程度。

2.2 結(jié)構(gòu)與設(shè)計

傳統(tǒng)的模塑化合物用于非結(jié)構(gòu)件。然而，由于采用了更先進的纖維、先進的樹脂系統(tǒng)、改進的纖維潤濕、精確的樹脂控制和定制的切屑尺寸，基于預(yù)浸料的模塑料的技術(shù)得到了發(fā)展。下表1列出了可從短切預(yù)浸料中獲得的纖維/樹脂的不同組合。

此外，這些材料提供了更高的結(jié)構(gòu)性能，因為它們能夠很容易地被塑造成肋板和角撐板。在使用結(jié)構(gòu)模塑料設(shè)計零件時，需要考慮以下因素：

• 預(yù)制件裝料設(shè)計（3D裝料模式類似于預(yù)浸料疊層）；

• 零件形狀、配合和功能要求；

• 模具設(shè)計（確定裝料量、流動方式以及移除零件的方法）；

• 候選設(shè)計對生產(chǎn)成本的影響（復(fù)雜性會影響人工和產(chǎn)量）。

CPMC是鋁和連續(xù)纖維預(yù)浸料的一種經(jīng)濟高效的替代品。它可以用來創(chuàng)建類似于現(xiàn)有鋁零件的三維形狀。用連續(xù)預(yù)浸料材料制作這些模板并不容易。此外，CPMC與連續(xù)纖維預(yù)浸料具有很好的競爭性，當(dāng)零件具有諸如連接孔等缺陷時。與連續(xù)纖維復(fù)合材料相比，孔洞等缺陷對CPMC的影響要小得多。

采用相同的碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，分別加工成CPMC和層壓板，表2比較了孔結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)各向同性CFP產(chǎn)品和CPMC的影響。

從圖2中可以看出，短切預(yù)浸料固有的缺陷降低了孔、熱量和濕等其他缺陷的影響。從表2可以看出，模塑料的性能命中率約為20％，預(yù)浸料的性能命中率則超過45％。根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計規(guī)則，對預(yù)浸料和模塑料應(yīng)采用相同的降低因子，具有更低擊倒系數(shù)的CPMC為這種材料形式提供了更多選擇。

當(dāng)以碳纖維復(fù)合材料1：1替代鋁時，碳纖維復(fù)合材料可將重量減輕45％。此外，將CPMC形成結(jié)構(gòu)件更為容易，且消除了鋁零件發(fā)生的電反應(yīng)問題。除了減輕重量和電流反應(yīng)的好處外，用鋁代替碳CPMC還可以改善疲勞性能和射線透過性。

一些CPMC材料結(jié)構(gòu)件

綜上所述，CPMC作為一種新材料，在某些應(yīng)用中比鋁和連續(xù)纖維預(yù)浸料具有引人注目的優(yōu)勢。對于鋁，CPMC憑借其3D成型功能提供了更直接的轉(zhuǎn)換。當(dāng)在主要結(jié)構(gòu)應(yīng)用中采用復(fù)合材料時，需要用能避免與碳纖維發(fā)生電反應(yīng)的材料代替鋁界面組件。高度的結(jié)構(gòu)要求和3D幾何形狀使CPMC成為滿足這些要求的合適材料。