第十講_聚合物基復(fù)合材料的成型工藝

1、復(fù)合材料復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料成型工藝聚合物基復(fù)合材料成型工藝復(fù)合材料復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料成型工藝聚合物基復(fù)合材料成型工藝本章教學(xué)目的：1. 了解復(fù)合材料各種成型工藝2. 掌握常用成型方法（手糊法、層壓法、噴射法等）3. 了解模具及輔助材料4. 了解復(fù)合材料固化成型過程本章重點(diǎn)難點(diǎn)： 復(fù)合材料常用成型方法（需要的常用設(shè)備及主要工藝參數(shù)；復(fù)合材料固化成型過程）復(fù)合材料復(fù)合材料6.1 概述一、主要工藝過程第6章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備濕法預(yù)成型（毛坯）固化脫模整修預(yù)浸料干法過程要求纖維均勻地按設(shè)計(jì)要求分布在制品各個(gè)部分；樹脂適量、均勻地分布在制品各個(gè)部位，并適當(dāng)固化；盡量減少氣泡，

2、降低空隙率，提高制品的致密性；掌握所用樹脂的工藝性能，制定合理的工藝規(guī)范。復(fù)合材料復(fù)合材料 聚合物基復(fù)合材料的制備大致可以分為聚合物基復(fù)合材料的制備大致可以分為4 4個(gè)步驟個(gè)步驟復(fù)合材料復(fù)合材料 聚合物基復(fù)合材料的工藝特點(diǎn)聚合物基復(fù)合材料的工藝特點(diǎn) （1 1） 材料的形成與制品的成型是同時(shí)完成的材料的形成與制品的成型是同時(shí)完成的 該特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)大型制品一次整體成型，簡化制該特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)大型制品一次整體成型，簡化制品結(jié)構(gòu)，并且減少組分零件和聯(lián)接零件的數(shù)量，因而品結(jié)構(gòu)，并且減少組分零件和聯(lián)接零件的數(shù)量，因而減輕制片質(zhì)量，降低工藝消耗和提高結(jié)構(gòu)件使用性能減輕制片質(zhì)量，降低工藝消耗和提高結(jié)構(gòu)件使用性能 （

3、2 2） 復(fù)合材料的成型比較方便復(fù)合材料的成型比較方便 復(fù)合材料基體及增強(qiáng)材料的特點(diǎn)，可使得一些復(fù)合材料基體及增強(qiáng)材料的特點(diǎn)，可使得一些復(fù)合材料用廉價(jià)簡易設(shè)備和模具，不用加熱和加工工復(fù)合材料用廉價(jià)簡易設(shè)備和模具，不用加熱和加工工藝的方法，由原材料直接成型出大尺寸的制品。藝的方法，由原材料直接成型出大尺寸的制品。 一種復(fù)合材料可以采用多種方法成型，選擇成一種復(fù)合材料可以采用多種方法成型，選擇成型方法可根據(jù)制品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、用途、生產(chǎn)量、成本型方法可根據(jù)制品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、用途、生產(chǎn)量、成本以及生產(chǎn)條件的綜合資料考慮，選擇最經(jīng)濟(jì)和最簡便以及生產(chǎn)條件的綜合資料考慮，選擇最經(jīng)濟(jì)和最簡便的成型工藝的成型工藝復(fù)

4、合材料復(fù)合材料 復(fù)合材料制件的設(shè)計(jì)過程根據(jù)制品的要求選材（F、M)根據(jù)單向性能鋪層設(shè)計(jì)根據(jù)材料的工藝性選擇成型方法工裝模具設(shè)計(jì)成型工藝實(shí)驗(yàn)復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料二、成型工藝種類手糊成型真空袋壓法成型壓力袋成型樹脂注射和樹脂傳遞成型噴射成型層壓成型模壓成型纏繞成型熱壓罐成型復(fù)合材料復(fù)合材料三、成型工藝的選擇產(chǎn)品外形構(gòu)造和尺寸大小材料性能和產(chǎn)品質(zhì)量要求生產(chǎn)批量大小及供應(yīng)時(shí)間要求企業(yè)可能提供的設(shè)備條件及資金綜合經(jīng)濟(jì)效益，保證企業(yè)盈利復(fù)合材料復(fù)合材料6.2 各種成型工藝方法簡介一、定義第6章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝 手糊成型又稱接觸成型，采用手工方法將纖維增強(qiáng)材料和樹脂膠液

5、在模具上鋪敷成型、室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成制品的工藝方法。手糊成型工藝工藝流程模具清理涂脫模劑涂膠衣膠液配制表面層制作織物剪裁增強(qiáng)層制作補(bǔ)強(qiáng)層制作固化脫模切邊加工產(chǎn)品檢驗(yàn)復(fù)合材料復(fù)合材料1) 1) 脫模劑、膠衣和纖維布2) 2) 倒樹脂并趕勻。3) 3) 重復(fù)纖維布和樹脂過程。4) 4) 固化手糊成型工藝示意圖手糊成型工藝示意圖復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大，批量 小，形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡單，投資少，設(shè)備折舊費(fèi)低。工藝簡單。容易滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大

6、，衛(wèi)生條件差。產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。產(chǎn)品力學(xué)性能較低。復(fù)合材料復(fù)合材料二、原材料選擇1. 增強(qiáng)材料無捻粗紗布（方格布）：0.10.8mm變形性好，易被樹脂浸透，易排除氣泡，增厚效率高。加捻布（平紋布、斜紋布、緞紋布、單向布）0.050.6mm表面平整、氣密性好；價(jià)格貴、不易浸透樹脂、增厚效果差玻璃布帶；短切纖維；表面氈；短切氈 樹脂浸透性好，氣泡容易排除，變形性好，施工方便，制品含膠量高6080%，防滲效果好。復(fù)合材料復(fù)合材料2. 樹脂1）要求粘度適宜，0.20.8Pa.S，對玻纖有良好浸潤性；在室溫下凝膠、固化，并且無低分子物產(chǎn)生；無毒或低毒；價(jià)格便宜，來源廣泛。2）常用樹脂：不

7、飽和聚酯、環(huán)氧樹脂3）輔助材料稀釋劑填料（降低成本，提高性能）觸變劑（適用垂直面施工，活性SiO2）顏料（一般選用無機(jī)顏料，有機(jī)顏料影響固化）復(fù)合材料復(fù)合材料1. 原材料準(zhǔn)備三、手糊工藝過程1）膠液配制膠液工藝性：膠液粘度、凝膠時(shí)間手糊工藝進(jìn)行前，必須進(jìn)行膠液凝膠時(shí)間試驗(yàn)。要使凝膠時(shí)間大于或等于所配膠液施工時(shí)間，否則手糊不能順利進(jìn)行。不飽和樹脂配方（質(zhì)量份）樹脂：100份；過氧化甲乙酮：2份（引發(fā)劑）；萘酸鈷苯乙烯溶液：14份（促進(jìn)劑，加入量與環(huán)境溫度有關(guān)）復(fù)合材料復(fù)合材料2）增強(qiáng)材料準(zhǔn)備玻纖布裁剪：圓環(huán)形制品玻布沿徑向45剪裁復(fù)合材料復(fù)合材料2）增強(qiáng)材料準(zhǔn)備玻纖布裁剪：圓錐形制品玻布裁成扇形

8、復(fù)合材料復(fù)合材料玻纖布裁剪圓環(huán)形制品圓錐形制品玻布沿徑向45剪裁玻布裁成扇形布的拼接對接（表面質(zhì)量要求高的產(chǎn)品）搭接3）膠衣糊準(zhǔn)備可選用專用膠衣糊制作表面層，提高表面層質(zhì)量（外觀、性能）復(fù)合材料復(fù)合材料2. 糊制1）表面層（膠衣層、富樹脂層）厚度：0.250.5mm，或300500g/m2涂刷（二遍，互相垂直）：噴涂表面氈（材料）復(fù)合材料復(fù)合材料2）增強(qiáng)層 材料：玻璃布或短切氈拼接對接（注意對接縫錯(cuò)開）搭接二次固化拼接（d7mm,固化發(fā)熱量太大，制品易變形或分層）特殊處理彎角或凹凸處：玻布剪開，壓平 直角：先填觸變樹脂，然后糊制凸字：先用樹脂澆注，然后糊制復(fù)合材料復(fù)合材料3. 固化（凝膠-定型

9、-熟化）固化方式常溫固化：溫度15 （2530）；濕度80% （1530，824h）加熱固化：烘箱、固化爐、模具加熱、紅外線加熱 （6080，12h）固化度丙酮萃取法硬度法（巴氏硬度） 15復(fù)合材料復(fù)合材料4. 脫模：氣脫、頂脫、水脫5. 后處理修整：除去毛邊、飛刺、修補(bǔ)表面及內(nèi)部缺陷，鉆孔裝配：機(jī)械連接、膠接表面涂飾復(fù)合材料復(fù)合材料1. 膠衣起皺、龜裂、變色四、手糊制品缺陷及原因原因： 起皺 膠衣層太薄；固化劑不足；氣溫太低；膠衣層厚度不均；膠衣層固化不足龜裂 膠衣層太厚；固化時(shí)熱量過大；固化劑用量過多；變色 固化劑用量過多；膠衣流掛；顏色分離；膠衣層厚度不均復(fù)合材料復(fù)合材料2. 制品收縮原

10、因：拐角處圓弧半徑過小；脫模劑用量太多；制品局部厚度過大；膠衣層厚度不均，后固化加熱不均復(fù)合材料復(fù)合材料3. 制品翹曲和變形原因：固化劑用量過大制品太?。恢破泛穸炔痪鶆蚧虿粚ΨQ；樹脂集聚；脫模太早，樹脂固化度不夠；后處理過早或溫度不均復(fù)合材料復(fù)合材料1. 符合制品尺寸、精度、外觀要求2. 足夠的剛度、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性3. 較小的熱容量，有效利用熱能；與制品熱膨脹系數(shù)匹配4. 質(zhì)量輕，便于搬運(yùn)，維護(hù)方便一、模具基本要求模具與輔助材料復(fù)合材料復(fù)合材料木材；石膏；水泥；石蠟；泡沫塑料（不脫模內(nèi)芯）；可溶性鹽（AlPO4（6070%）+NaCO3 （3040%） + NaBO2 （58%） ），80溶于

11、水；低熔點(diǎn)金屬58%Bi+42%Sn，熔點(diǎn)135 ；玻璃鋼金屬：鋼材、鑄鋁，不能用銅（銅鹽可妨礙樹脂固化）二、模具材料復(fù)合材料復(fù)合材料單模三、模具結(jié)構(gòu)形式陰模（制品外表面光潔）陽模（制品內(nèi)表面光潔）對合模制品雙面光潔拼裝模（組合模）大型模具，由小塊模具拼裝而成a.a.陰模示意圖陰模示意圖b.b.陽模示意圖陽模示意圖c.c.對模示意圖對模示意圖復(fù)合材料復(fù)合材料1. 脫模劑四、輔助材料油脂類：硅酯、黃油、凡士林、石蠟溶液類：聚乙烯醇（乙醇水溶液）薄膜類：PVC、PE、PA脫模劑要求：不腐蝕模具，不影響樹脂固化，對樹脂粘附力小；成膜時(shí)間短，成膜均勻、光滑；使用溫度高于樹脂固化溫度；操作簡便，使用安全

12、，價(jià)格便宜復(fù)合材料復(fù)合材料2. 隔離材料（保護(hù)復(fù)合材料不受污染）：PVC、PA薄膜3. 透氣材料、吸膠材料：玻璃布、吸膠紙、吸膠氈4. 真空袋材料：氣球步、橡膠袋、尼龍薄膜5. 密封材料：膠條、膠帶復(fù)合材料復(fù)合材料圖圖4-5 手糊玻璃鋼制品舉例手糊玻璃鋼制品舉例復(fù)合材料復(fù)合材料袋壓成型 優(yōu)點(diǎn)：僅用一個(gè)模具，就可得到形狀復(fù)雜，尺寸較大，質(zhì)量較好的制件，也能制造夾層結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料復(fù)合材料1. 過程一、真空袋成型制品毛坯真空袋密封抽真空固化制品2. 特征1）工藝簡單，不需要專用設(shè)備；2）壓力較小，最大為0.1MPa，只適用厚度1.5mm以下復(fù)合材料制品制品：大尺寸產(chǎn)品的成型，如制品：大尺寸產(chǎn)品的成型

13、，如船體、浴缸及小型飛機(jī)部件復(fù)合材料復(fù)合材料X-39機(jī)翼機(jī)翼 低成本樹脂（LTM)基體材料:指在130-150下固化，特別是能在0.1MPa即真空壓力下固化。復(fù)合材料復(fù)合材料二、壓力袋成型壓力為0.250.5MPa制品：制品：薄蒙皮、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料三、真空袋-熱壓罐成型1. 熱壓罐組成罐體、真空泵、壓氣機(jī)、儲氣罐、控制柜用于先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料2. 工藝過程 預(yù)浸料下料、 鋪疊封裝抽真空加熱加壓固化3. 真空封裝材料鋪疊順序構(gòu)成隔離、透膠、吸膠、透氣系統(tǒng)復(fù)合材料復(fù)合材料真空封裝材料的鋪層順序真空封裝材料的鋪層順序復(fù)合材料復(fù)合材料加壓作

14、用：壓實(shí)預(yù)浸料，制備結(jié)構(gòu)均勻、致密復(fù)合材料加壓時(shí)機(jī)：粘流態(tài)與高彈態(tài)區(qū)間加壓太早：樹脂流失過多加壓太遲：樹脂已進(jìn)入高彈態(tài)，樹脂結(jié)構(gòu)不致密3. 真空封裝材料鋪疊順序加熱預(yù)浸料熔融粘流態(tài)高彈態(tài)固化玻璃態(tài)復(fù)合材料復(fù)合材料流動模型：樹脂流動特性熱化學(xué)模型：樹脂體系吸熱、放熱過程空隙模型：成型缺陷內(nèi)應(yīng)力模型：收縮應(yīng)力、熱應(yīng)力3. 真空封裝材料鋪疊順序?qū)＜蚁到y(tǒng)：控制熱壓罐成型工藝過程固化模型復(fù)合材料復(fù)合材料4. 工藝參數(shù)固化溫度、時(shí)間：取決于樹脂體系和制件厚度；升溫速率固化壓力：排除過剩樹脂，使制件密實(shí)；加壓時(shí)機(jī)真空度：排除夾雜空氣和揮發(fā)物復(fù)合材料復(fù)合材料1. 定義模壓成型將復(fù)合材料片材或模塑料放入金屬對模

15、中，在溫度和壓力作用下，材料充滿模腔，固化成型，脫模制得產(chǎn)品的方法。2. 特點(diǎn)生產(chǎn)效率較高，制品尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，產(chǎn)品無需二次加工，易于機(jī)械化、自動化；模具設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，壓機(jī)及模具投資高，產(chǎn)品尺寸受設(shè)備限制，只適于大批量中小型制品。復(fù)合材料復(fù)合材料3. 工藝流程1）模壓料估算模具預(yù)熱涂刷脫模劑裝模壓制模壓料稱量預(yù)熱脫模后處理檢驗(yàn)制品)1 (VW：制品密度V：體積:物料損失系數(shù)(3%5%)復(fù)合材料復(fù)合材料2）確定工藝參數(shù)A. 溫度裝模溫度：取決于模壓料品種，制品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)效 率（快速成型80以上，一般室溫90 ）升溫速度：10 /h 30 /h最高模壓溫度固化溫度（溫度過低，固化不完全；過高，

16、局部固化，中間固化不良）保溫時(shí)間固化反應(yīng)時(shí)間不穩(wěn)定，導(dǎo)熱時(shí)間復(fù)合材料復(fù)合材料B. 壓力作用：克服模壓料之間以及與模腔間的摩擦，物料充 滿模腔；壓緊制品，保證形狀和尺寸加壓時(shí)機(jī)：樹脂激烈反應(yīng)放出大量氣體之前a. 憑經(jīng)驗(yàn)（樹脂拉絲）；b. 樹脂凝膠溫度；c. 氣體釋放量放氣充模（加壓、卸壓、反復(fù)幾次）復(fù)合材料復(fù)合材料3）預(yù)熱和預(yù)成型A.預(yù)熱作用：改善工藝性能，提高模壓料溫度，縮短固化時(shí)間，降低成型壓力；B. 預(yù)熱方法：加熱板、紅外線、電烘箱、高頻、遠(yuǎn)紅外60100，30minC. 預(yù)成型（室溫下預(yù)先壓制）：縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率及制品性能復(fù)合材料復(fù)合材料一、 工藝流程層壓成型1）膠布裁剪（下料

17、）連續(xù)切割，手工裁剪，d9mm厚板，膠布緯向比橫板窄510%2）配疊（排版或配布）每塊板料兩面各放23張面層膠布膠布揮發(fā)分7%，否則干燥處理 d9mm 厚板，中間可夾配表角料、碎布，但不超過總量10%確定配料量按質(zhì)量法下料按層數(shù)下料：預(yù)先確定1mm板材所需膠布張數(shù)，據(jù)此估算)1 (HFGF-面積；H-厚度； ：密度；-物料損失系數(shù)H5mm,=0.020.03; H9mm,=0.030.08復(fù)合材料復(fù)合材料3）組合疊合體=鐵板+襯紙+單面鋼板+板料+雙面鋼板+板料+.+雙面鋼板+板料+單面鋼板+襯紙+鐵板一個(gè)疊合體510塊板，一次可壓制710個(gè)疊合體組合原則：厚板放二側(cè)，薄板料放中間；薄板料放二

18、側(cè)，后板料放中間；H20mm，單獨(dú)壓制 襯墊材料（襯紙、石棉布）：傳熱、傳壓均勻；多次使用后變脆，應(yīng)更換復(fù)合材料復(fù)合材料4）熱壓預(yù)熱預(yù)壓：樹脂熔化，除去揮發(fā)份；樹脂浸漬玻璃布， 逐步固化至凝膠態(tài) （板坯流膠，但不能拉絲時(shí)，預(yù)壓結(jié)束）熱壓：施加最高壓力并保溫27min/mm5）冷卻脫模：通冷卻水并保持，t50，除去壓力，取出板材6）后處理：后固化，烘箱，120130，120150min復(fù)合材料復(fù)合材料二、 工藝參數(shù)1）成型壓力：壓力大小、加壓次數(shù)、加壓時(shí)機(jī)壓力大小因素：膠布特性，板料厚度，升溫速度2）成型溫度預(yù)熱階段（最高溫度為凝膠溫度）中間保溫階段（初步固化），板料浸潤、密度升溫階段（最高溫度

19、為固化溫度）加壓保溫階段（充分固化）冷卻階段（t50）3）成型時(shí)間（預(yù)壓、熱壓、冷卻時(shí)間之和）因素：樹脂固化速度，層壓板厚度，壓制溫度復(fù)合材料復(fù)合材料1. 過程短纖維沉積預(yù)成型法將短纖維預(yù)先制成與制品形狀相似的疏松氈狀毛坯，然后再浸漬膠液，經(jīng)壓緊固化而得到復(fù)合材料制品短切纖維毛坯浸膠固化壓緊 制品2. 方法纖維吸積法纖維噴積法復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料1. 定義噴射成型工藝通過噴槍將短切纖維和霧化樹脂同時(shí)噴射到模具表面，經(jīng)棍壓、固化制得復(fù)合材料制件的方法。2. 工藝示意圖復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料3. 工藝流程復(fù)合材料復(fù)合材料4. 工藝控制1）樹脂凝膠時(shí)間2）樹脂/

20、玻纖=（2.53.5）/1（質(zhì)量比）3）膠衣樹脂凝膠第一層（1mm）輥壓第二層（2mm）輥壓第N層（2mm）最后一層（先噴樹脂，后鋪表面氈）4）噴射速率：210Kg/min5）樹脂粘度：0.30.8Pa.S，含膠量約60%6）玻纖為無捻粗紗，短切長度2550mm復(fù)合材料復(fù)合材料第6章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝6.2 各種成型工藝方法簡介5. 噴射方法噴射成型工藝噴射動力氣動型液壓型膠液混合形式先混合型內(nèi)混合型 樹脂固化劑噴槍紊流混合器外混合型噴槍 樹脂固化劑霧狀相互混合 樹脂固化劑靜態(tài)混合器噴槍復(fù)合材料復(fù)合材料第6章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝6.2 各種成型工藝方法簡介6. 噴射成型特點(diǎn)噴射成

21、型工藝1）生產(chǎn)效率較高（手糊35倍），勞動強(qiáng)度低2）玻纖為無捻粗紗，材料成本低3）制品整體性好，無搭接縫4）產(chǎn)品形狀和尺寸不受限制5）可調(diào)節(jié)產(chǎn)品厚度，纖維與樹脂比例6）施工現(xiàn)場污染大，產(chǎn)品樹脂含量高，強(qiáng)度小復(fù)合材料復(fù)合材料1. 定義樹脂傳遞模塑（resin transfer moulding, RTM） 通過壓力將樹脂注入密閉的模腔，浸潤纖維織物毛坯，然后固化成型的方法。2. 工藝流程模具清理預(yù)成型坯制造和安放制品合模樹脂注入啟模脫模后處理復(fù)合材料復(fù)合材料RTM成型工藝流程成型工藝流程復(fù)合材料復(fù)合材料3.RTM模塑特點(diǎn)：復(fù)合材料復(fù)合材料4. 工藝參數(shù)1）注膠壓力（由模具材料、產(chǎn)品形狀、樹脂粘度

22、決定）降低壓力方法：降低樹脂粘度；優(yōu)化模具設(shè)計(jì)；優(yōu)化纖維排布設(shè)計(jì)；降低注膠速率2）注膠速率（由樹脂對纖維潤濕性和樹脂表面張力及粘度決定）3）注膠溫度（由樹脂活性期和最小粘度溫度決定）復(fù)合材料復(fù)合材料5. 對樹脂工藝性要求1）室溫或較低溫度下具有低粘度（0.11Pa.S）及一定的適用期（48h）2）樹脂對增強(qiáng)材料具有良好的浸潤性、匹配性、粘附性3）樹脂不含溶劑或揮發(fā)物，固化無小分子物放出復(fù)合材料復(fù)合材料樹脂膜熔滲工藝（resin film infusion, RFI）1. 工藝過程樹脂膜/塊加熱加壓浸漬固化產(chǎn)品預(yù)成型體2. 工藝原理圖復(fù)合材料復(fù)合材料3. 特點(diǎn)1）設(shè)備、模具相對簡單（RTM相比）

23、2）樹脂縱向（由下而上）流動浸漬纖維，時(shí)間短，速度快3）樹脂粘度范圍廣（液固均可）復(fù)合材料復(fù)合材料注射成型復(fù)合材料復(fù)合材料注射成型1. 工藝過程纖維增強(qiáng)粒料加熱熔融固化產(chǎn)品注射脫模模具2. 方法反應(yīng)注射成型組分A組分B混合充模產(chǎn)品聚合、固化脫模增強(qiáng)反應(yīng)注射成型組分A+纖維組分B+纖維混合充模產(chǎn)品聚合、固化脫模復(fù)合材料復(fù)合材料1. 定義纖維纏繞成型 將浸漬樹脂的纖維絲束或帶，在一定張力下，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后加熱或常溫下固化成制品的方法。(a)復(fù)合材料復(fù)合材料Filament Winding復(fù)合材料復(fù)合材料2. 分類干法纏繞：預(yù)浸紗加熱軟化纏繞濕法纏繞：纖維紗浸膠纏繞半干法纏繞： 纖維

24、紗浸膠烘干纏繞復(fù)合材料復(fù)合材料3. 纏繞規(guī)律（導(dǎo)絲頭與芯模之間相對運(yùn)動的規(guī)律）1) 環(huán)向纏繞：芯模每轉(zhuǎn)一周，絲束沿芯模軸向移動一個(gè)紗片螺距。只纏繞筒身段，承受徑向載荷復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料3. 纏繞規(guī)律（導(dǎo)絲頭與芯模之間相對運(yùn)動的規(guī)律）2）縱向纏繞（平面纏繞）：導(dǎo)絲頭繞軸轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，芯模表面轉(zhuǎn)動一個(gè)紗片寬度。 承受縱向載荷LLrLLrrLLLrrtg220212120121r為極孔半徑；L0為筒身長度；L1, L2為封頭高度：纏繞角復(fù)合材料復(fù)合材料2）縱向纏繞360360cosiDSbScosDbDSi轉(zhuǎn)速比i：單位時(shí)間內(nèi)，芯模轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)絲頭轉(zhuǎn)數(shù)之比復(fù)合材料復(fù)合材料3）螺

25、旋纏繞（測地線纏繞）芯模繞軸勻速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)絲頭沿芯模軸向往返運(yùn)動。纏繞筒身和封頭復(fù)合材料復(fù)合材料4. 工藝過程（濕法）膠液配制纖維烘干浸膠纏繞產(chǎn)品固化修整檢驗(yàn)芯模準(zhǔn)備1）纖維能保持連續(xù)完整，制品強(qiáng)度高2）可連續(xù)化、機(jī)械化生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短，勞動強(qiáng)度小3）產(chǎn)品尺寸、外形準(zhǔn)確，不需機(jī)械加工4）設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)難度大，工藝質(zhì)量不易控制5. 工藝特點(diǎn)復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料纏繞成型工藝制備的制品纏繞成型工藝制備的制品復(fù)合材料復(fù)合材料拉擠成型連續(xù)生產(chǎn)固定界面型材的成型方法復(fù)合材料復(fù)合材料1. 工藝過程拉擠成型排紗浸膠預(yù)成型固化成型牽引切割產(chǎn)品1 1、纖維粗砂、纖維粗砂2 2、樹脂浸漬槽

26、、樹脂浸漬槽3 3、預(yù)成型模、預(yù)成型模4 4、固化模、固化模5 5、拉拔牽引、拉拔牽引復(fù)合材料復(fù)合材料Figure extra Schematic illustration of the pultrusion process. 復(fù)合材料復(fù)合材料(b)(a)復(fù)合材料復(fù)合材料擠拉成型工藝特點(diǎn)：復(fù)合材料復(fù)合材料樹脂：不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、ABS、 PA、PC纖維：無捻玻纖初紗、連續(xù)纖維氈、碳纖、芳纖、 雙向或三向織物2. 原材料3. 型材類型工字形、槽形、角形、異型截面4. 工藝特點(diǎn)連續(xù)成型，制品長度不受限制；產(chǎn)品縱向力學(xué)性能突出，產(chǎn)品性能穩(wěn)定；制造成本低，自動化程度高，生產(chǎn)效率高復(fù)

27、合材料復(fù)合材料將纖維和樹脂置于旋轉(zhuǎn)模內(nèi)表面，借助模具轉(zhuǎn)動的離心力將物料壓緊，并排除其中的空氣，固化后得到產(chǎn)品。1. 工藝過程離心澆注成型產(chǎn)品厚度均勻，外表光潔。2. 特點(diǎn)復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料固化=樹脂固化6.3.1 固化工藝參數(shù)對復(fù)合材料性能的影響6.3 復(fù)合材料固化過程凝膠：定型：熟化：從粘流態(tài)到樹脂凝膠態(tài)樹脂體系成為一個(gè)支化的巨大網(wǎng)絡(luò)分子，從分子鏈運(yùn)動到鏈段運(yùn)動玻璃態(tài)內(nèi)部固相反應(yīng)凝膠高彈態(tài)玻璃態(tài)體型結(jié)構(gòu)，鏈段運(yùn)動凍結(jié)提高溫度進(jìn)行后處理，交聯(lián)密度增大復(fù)合材料復(fù)合材料樹脂固化度的測定n丙酮溶劑萃取法n差熱分析法n紅外分析法n介電分析法復(fù)合材料復(fù)合材料NCO-C6H3CH3-NCO 復(fù)合材料

28、復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料n溫度、時(shí)間、壓力溫度、時(shí)間、壓力1）溫度）溫度-臺階式固化臺階式固化時(shí)間溫度第一階段（預(yù)熱階段）第二階段（保溫階段）第三階段（升溫階段）第四階段（熱壓保溫階段）第五階段（冷卻階段）復(fù)合材料復(fù)合材料2）壓力-加壓時(shí)間成型壓力的作用：克服揮發(fā)分的蒸汽壓力使粘稠的樹脂有一定的流動性使樹脂與增強(qiáng)材料充分的接觸防止復(fù)合材料在變形過程變形 加壓過早，加壓過晚對復(fù)合材料制品的性能有什么影響？復(fù)合材料復(fù)合材料二、固化工藝參數(shù)的確定n熱固性樹脂在固化過程中可能經(jīng)歷的四種力學(xué)狀態(tài)未凝膠玻璃態(tài)、粘流態(tài)、高彈態(tài)、凝膠后的玻璃態(tài)固化反應(yīng)可分為如下四個(gè)階段：從未凝膠玻璃態(tài)到黏流態(tài)從黏流態(tài)到樹脂凝膠點(diǎn)從凝膠點(diǎn)經(jīng)高彈態(tài)到玻璃態(tài)玻璃態(tài)的固相反應(yīng)復(fù)合材料復(fù)合材料n確定固化過程的反應(yīng)參數(shù)的方法DDA：動態(tài)介電分析法復(fù)合材料復(fù)合材料1）從未凝膠玻璃態(tài)到粘流態(tài)復(fù)合材料復(fù)合材料流動峰凝膠峰復(fù)合材料復(fù)合材料2 2）從黏流態(tài)到樹脂凝膠點(diǎn)）從黏流態(tài)到樹脂凝膠點(diǎn)復(fù)合材料復(fù)合材料 由不同升溫速率下的DSC曲線的放熱特征峰（峰開始的溫