熱固性樹(shù)脂成型工藝

1、復(fù)合材料成型工藝,主講 金保宏 材料科學(xué)與工程學(xué)院,第2章 手糊成型工藝,手糊成型的玻璃鋼制品，如：船舶、汽車(chē)配件、貯罐、玻璃鋼管接頭、家具等,2.1 手糊成型的原材料,增強(qiáng)材料 玻璃纖維碳纖維芳綸纖維超高分子量聚乙烯纖維玻璃纖維,基體材料 不飽和聚酯樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂其它熱固性樹(shù)脂聚氨酯樹(shù)脂熱塑性樹(shù)脂高性能樹(shù)脂雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂,不飽和聚酯樹(shù)脂 由不飽和二元羧酸（或酸酐）或它們與飽和二元羧酸（或酸酐）組成的混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線(xiàn)型高分子化合物。,不飽和聚酯類(lèi)型 1、 鄰苯型不飽和聚酯和間苯型不飽和聚酯 2、 雙酚A型不飽和聚酯 3、 乙烯基樹(shù)脂 4、 鹵代不飽和聚

2、酯,不飽和聚酯樹(shù)脂,不飽和聚酯的商品牌號(hào),1、通用型樹(shù)脂 通用型樹(shù)脂主要是鄰苯型不飽和聚酯樹(shù)脂，它們大多用于手糊玻璃纖維增強(qiáng)塑料制品。2、耐熱型樹(shù)脂 耐熱型樹(shù)脂的熱變形溫度應(yīng)不小于110，在較高溫度下具有高的強(qiáng)度保留率。3、耐化學(xué)型樹(shù)脂 這類(lèi)樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐水性能，商品樹(shù)脂主要有雙酚A型不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、間苯型不飽和聚酯樹(shù)脂和鹵代聚酯樹(shù)脂等。,4、阻燃型樹(shù)脂 阻燃型樹(shù)脂是在合成時(shí)使用一種能產(chǎn)生阻燃（自熄）的成分，例如使用四溴苯酐、氯茵酸酐（HET酸酐）取代苯酐代合成樹(shù)脂。 5、耐氣候型樹(shù)脂 這類(lèi)樹(shù)脂使用新戊二醇及甲基丙烯酸酯類(lèi)交聯(lián)單體，并添加紫外光吸收劑，提高了樹(shù)脂的耐氣

3、候性和光穩(wěn)定性。樹(shù)脂透明性好，耐用樹(shù)脂澆鑄體的折射率可與玻璃纖維的折射率相近或一致。 6、高強(qiáng)型樹(shù)脂 這類(lèi)樹(shù)脂具有高的強(qiáng)度和堅(jiān)韌性，主要用于纖維纏繞工藝制備的復(fù)合材料 7、膠衣樹(shù)脂 用于復(fù)合材料的膠衣層，以提高制品的外觀、質(zhì)量和使用壽命。,環(huán)氧樹(shù)脂,根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹(shù)脂大體上可分為五大類(lèi)：1、 縮水甘油醚類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂2、 縮水甘油酯類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂3、 縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂4、 線(xiàn)型脂肪族類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂5、 脂環(huán)族類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂,輔助劑,偶聯(lián)劑不飽和聚酯樹(shù)脂引發(fā)劑和促進(jìn)劑阻聚劑與緩聚劑增韌劑與稀釋劑環(huán)氧樹(shù)脂固化劑抗氧劑光穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑填料脫模劑著色劑與觸變劑阻燃劑,2.2 手糊成型工藝,手糊成型的工藝流程如

4、下,手糊成型的示意圖,生產(chǎn)準(zhǔn)備,1、場(chǎng)地 手糊成型工作場(chǎng)地的大小，要根據(jù)產(chǎn)品大小和日產(chǎn)量決 定，場(chǎng)地要求清潔、干燥、通風(fēng)良好，空氣溫度應(yīng)保持在15 35之間，后加工整修段，要設(shè)有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。 2、模具準(zhǔn)備 準(zhǔn)備工作包括清理，組裝及涂脫模劑等。 (1) 模具清理 首先要檢查橫具尺寸，表面質(zhì)量及數(shù)量，必須滿(mǎn) 足產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)規(guī)模的數(shù)量要求。 (2) 涂脫模劑要噴涂均勻，防止漏涂和涂層過(guò)厚； 脫模劑的種類(lèi)要根據(jù)模具質(zhì)量、樹(shù)脂品種種及成本選擇。 3、樹(shù)脂膠液配制 配制時(shí)要注意兩個(gè)問(wèn)題： (1) 防止膠液中混入氣泡， (2) 配膠量不能過(guò)多，每次配量要保證在樹(shù)脂凝膠前用完。,常用的膠液配方,a.

5、 固化環(huán)氧樹(shù)脂配方,b. 不飽和聚酯樹(shù)脂配方,1、引發(fā)劑：H-50過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯糊 2、引發(fā)劑：M-過(guò)氧化甲乙酮溶液 3、引發(fā)劑： B- 50過(guò)氧化苯甲酰二丁酯糊 4、促進(jìn)劑： E- 含6萘酸鈷的苯乙烯溶液 5、促進(jìn)劑： D- 含10二甲基苯按得的苯乙烯溶液。,4增強(qiáng)材料準(zhǔn)備 增強(qiáng)材料的種類(lèi)和規(guī)模按設(shè)計(jì)要求選擇，剪裁時(shí)應(yīng)注意： 裁布的方向性要遵守設(shè)計(jì)要求： 布層拼接，分搭接和對(duì)接時(shí)，搭接長(zhǎng)度不小于25mm，對(duì)接要使各層拼縫錯(cuò)開(kāi)； 圓環(huán)形制品可利用布的變形性，裁剪成經(jīng)緯向45的布； 布?jí)K尺寸大小套裁，節(jié)約用布; 布層裁剪量須按產(chǎn)品設(shè)計(jì)厚度計(jì)算。,制品厚度估算 制品厚度可按下式計(jì)算 tmK。

6、t 制品厚度(mm)；m 材料質(zhì)量( kg/m2 ); K 厚度系數(shù) mm(kgm-2 ) ,手糊制品厚度與層數(shù)計(jì)算,舉例： 已知玻璃鋼制品由一層300gm2和4層600gm2 E玻纖氈鋪成，聚酯樹(shù)脂(密度12gcm3 )膠液中含40填料(密度25g /cm3 )。樹(shù)脂含量70。求制品厚度。 解：玻纖氈總質(zhì)量10.3 + 40.62.7 kgm2 樹(shù)脂和玻纖比：70/（100 - 70）233， 樹(shù)脂質(zhì)量：27233629kgm2 填料質(zhì)量：62940/6041kgm2 玻璃氈厚：2703911.05mm 樹(shù)脂厚：6. 290.8375. 265mm 填料厚：419041.676mm 鋪后總厚

7、度；1. 05十5.26十1. 6768mm,鋪層效計(jì)算 己細(xì)制品厚度時(shí)，鋪層致可按下 式計(jì)算： n A/mf (Kf +C1KR) 式中，n為增強(qiáng)材料鋪層數(shù), A為制品厚度mm, mf 為增強(qiáng)材料單位面積質(zhì)量k8m2，Kf為增強(qiáng)材料厚度系數(shù)mm(kgm-2) ；KR為樹(shù)脂基體厚度系數(shù)Mm(kgm-2) ；C1為樹(shù)脂與增強(qiáng)材料質(zhì)量比。,鋪層糊制 手工鋪層糊制分干法和濕法兩種： 1 干法鋪層 用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)浸料(布)按樣板裁剪成坯料鋪層時(shí)加熱軟化，然后再一層一層地緊貼在模具上并注意排除層間氣泡，使密實(shí)。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。,2.2 糊制與固化,2 濕法鋪層 直接在棋具上將增強(qiáng)材料

8、浸膠，一層一層地緊貼在模具上，排除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層 濕法鋪層又分膠衣層糊制和結(jié)構(gòu)層糊制 膠衣層(面層)制作 制品厚度一般為0.25- 0.5mm，可采用涂刷和噴涂施工。 膠衣層一段做兩遍；第一遍凝膠后鋪表面氈，再?lài)娡康诙槟z衣，要防止漏涂和不均勻。 膠衣層作用是美化制品外觀，提高防腐蝕能力。,結(jié)構(gòu)層糊制,結(jié)構(gòu)層糊制是在凝膠后的膠衣層上將增強(qiáng)材料浸放，一層一層緊貼在模具上，要求鋪貼平整，不出現(xiàn)褶皺和懸空，用毛刷和壓輥壓平，直到鋪層達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。在鋪第一、二層時(shí)，樹(shù)脂含量要適當(dāng)增多，以有利于排出氣泡和浸透纖維織物。一般方格布的含膠量為50- 55，氈的含膠量為74- 75。

9、 大型厚壁制品應(yīng)分幾次糊制待前一迭層基本固化，冷卻到室溫時(shí)，再糊下一邊層，制品中埋設(shè)嵌件，必須在埋人前對(duì)鐵件除銹、除油和烘干。,3 鋪層接縫處理 為了保證制品的外觀質(zhì)量和強(qiáng)度，鋪層接縫應(yīng)每層錯(cuò)開(kāi)。,手糊工具如下： 1 羊毛輥 羊毛輥多用來(lái)浸漬樹(shù)脂，其規(guī)格(直徑長(zhǎng)度)為38mm100m；38mm125mm；38mm l 50mm; 38mm200mm和窄輥15mm75mm等。 2 豬鬃輥 豬鬃較硬，用于驅(qū)趕氣泡，只需輕輕接觸成型面，便可將裹人的氣泡排除。規(guī)格為 20和 50mm長(zhǎng)25150mm。,手糊工具,3 螺旋輥(亦稱(chēng)壓輥) 由鋁、鋼或硬塑料制成，輥上開(kāi)有溝槽，各槽相互平行。用于壓實(shí)鋪層和排

10、除氣泡，其規(guī)格為10，12，30mm，長(zhǎng) 25，50，75，100和125mm。 4 其它工具 其它工具為電鋸、電鉆、打磨拋光機(jī)等。,制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段： 從凝膠到硬化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50一70(巴柯硬度為15)，可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化12周才能使制品具有力學(xué)強(qiáng)度，稱(chēng)熟化其固化度達(dá)85以上。 加熱可促進(jìn)熟化過(guò)程，對(duì)聚酯玻璃鋼，80加熱3h；對(duì)環(huán)氧玻璃鋼，后固化溫度可控制在150 以?xún)?nèi)。 加熱固化的方法很多，中小型制品可在固化爐內(nèi)加熱固化，大型制品可采用模內(nèi)加熱或紅外線(xiàn)加熱。,固化,脫模 脫模要保證制品不受損傷。脫模方法很多，有如下幾種， 1 頂出脫模 在模具上預(yù)埋頂出裝置，脫模時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，將制品頂出。 2 壓力脫模 模具上留有壓縮空氣或入水口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水(0.2MPa)壓人模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。,脫模和修整,3 大型制品(如船)脫模 可借助千斤頂、吊車(chē)和硬木楔等工具。 4 復(fù)雜制品可采用手工脫模方式 先在模具上撤離二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上繼續(xù)糊制到設(shè)計(jì)厚度，固化后很容易從模具上脫下來(lái)。,修整 修整分兩種：一種是尺寸修整，另一種是缺陷修補(bǔ)。 1. 尺寸修整 成型后的制品，按設(shè)計(jì)尺寸切去超出多余部分。修整又分濕法和干法兩種：濕法是制品處于未固化