《聚合物基復(fù)合材料成型工藝》PPT課件（完整版）

1、第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝本章教學(xué)目的：了解復(fù)合材料各種成型工藝掌握常用成型方法（手糊法、層壓法、噴射法等）了解模具及輔助材料掌握復(fù)合材料固化成型過程掌握成型用半成品的制備本章重點難點：復(fù)合材料常用成型方法；復(fù)合材料固化成型過程；連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造方法本章課時安排：14學(xué)時5.1 概述一、主要工藝過程第5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)浸料干法過程要求要使纖維均勻地按設(shè)計要求分布在制品各個部分；要使樹脂適量地均勻地分布在制品各個部位，并適當(dāng)固化；在工藝過程中要盡量減少氣泡，降低空隙率，提高制品的致密性；要充分掌握所用樹脂的工藝性能，制定合理的工藝規(guī)范

2、。5.1 概述二、復(fù)合材料成型工藝分類第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝按預(yù)成型方法按成型壓力 按開模、閉模層貼法沉積法纏繞法編織法接觸（壓）成型真空袋成型氣壓室成型熱壓罐成型模壓成型RTM/RFI/吸膠成型RRIM拉擠成型閉模成型開模成型其他5.1 概述二、成型工藝種類第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝手糊成型；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5.1 概述三、成形特點第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝?yán)w維復(fù)合材料制品所以能用低壓成型，主要原因如下：1）使填料預(yù)成型2）采用可低壓成型的樹脂配方3）利用彈性介質(zhì)來傳遞壓力，加壓效果好

3、5.1 概述四、成型工藝遵循原則第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1）纖維必須均勻地按照設(shè)計要求分布在制品的各個部分2）樹脂必須適量地均勻地分布在制品的各個部位，并適當(dāng)固化3）在工藝過程中要盡量減少氣泡，降低孔隙率，提高制品的致密度4）充分掌握所用樹脂的工藝性能制定合理的工藝規(guī)范。5.1 概述五、成型工藝的選擇第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝產(chǎn)品外形構(gòu)造和尺寸大?。徊牧闲阅芎彤a(chǎn)品質(zhì)量要求；生產(chǎn)批量大小及供應(yīng)時間要求；企業(yè)可能提供的設(shè)備條件及資金；綜合經(jīng)濟效益，保證企業(yè)盈利1）成型三要素： 賦形、浸漬和固化2）成型工藝的選擇5.2 各種成型工藝方法簡介一、定義第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝手糊成

4、型又稱接觸成型，采用手工方法將纖維增強材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型、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。手糊成型工藝二、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層制作補強層制作固化脫模切邊加工產(chǎn)品檢驗5.2 各種成型工藝方法簡介第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝手糊成型工藝特點優(yōu)點：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)備折舊費低；工藝簡單；易于滿足產(chǎn)品設(shè)計要求；制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好缺點：生產(chǎn)效率低，勞動強度大，勞動衛(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；第5章 聚合物

5、基復(fù)合材料成型工藝1. 原材料準(zhǔn)備二、手糊工藝過程手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介1）膠液配制膠液工藝性：膠液粘度、凝膠時間手糊工藝進(jìn)行前，必須進(jìn)行膠液凝膠時間試驗，要使凝膠時間大于或等于所配膠液施工時間，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)）第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2）增強材料準(zhǔn)備二、手糊工藝過程手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介玻纖布裁剪圓環(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

6、表面層，提高表面層質(zhì)量（外觀、性能）第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2. 糊制二、手糊工藝過程手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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）第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2. 糊制二、手糊工藝過程手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介2）增強層材料：玻璃布或短切氈拼接對接（注意對接縫錯開）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，然后糊制第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝3.

7、固化（凝膠-定型-熟化）二、手糊工藝過程手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介固化方式常溫固化：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第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝4. 脫模：氣脫、頂脫、水脫二、手糊工藝過程手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介5. 后處理修整：除去毛邊、飛刺、修補表面及內(nèi)部缺陷，鉆孔裝配：機械連接、膠接表面涂飾5.2 各種成型工藝方法簡介三、原材料選擇第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1. 增強材料無捻粗紗布（方格布）：0.10.8mm變形性好，

8、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。手糊成型工藝第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2. 樹脂三、原材料選擇手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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；價格便宜，來源廣泛2）常用樹脂：不飽和聚酯、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

9、施工，活性SiO2）；顏料（一般選用無機顏料，有機顏料影響固化）第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1. 膠衣起皺、龜裂、變色四、手糊制品缺陷及原因手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介原因：起皺膠衣層太?。还袒瘎┎蛔?；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；膠衣層厚度不均第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2. 制品收縮四、手糊制品缺陷及原因手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介原因：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，后固化加熱不均第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝3. 制品

10、翹曲和變形四、手糊制品缺陷及原因手糊成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介原因：固化劑用量過大制品太??；制品厚度不均勻或不對稱；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第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝二、壓力袋成型袋壓成型5.2 各種成型工藝方法簡介壓力為0.250.5MPa一、真空袋成型第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝三、真空袋-熱壓罐成型袋壓成型5.2 各種成型工藝方法簡介1. 熱壓罐組成罐體、真空泵、壓氣機、儲氣罐、控制柜三、真空袋-熱壓罐成型袋壓成型第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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

11、空封裝材料鋪疊順序構(gòu)成隔離、透膠、吸膠、透氣系統(tǒng)第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介加壓作用：壓實預(yù)浸料，制備結(jié)構(gòu)均勻、致密復(fù)合材料加壓時機：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)不致密三、真空袋-熱壓罐成型袋壓成型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)第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介流動模型：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)力三、真空袋-熱壓罐成型袋壓成型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第

12、5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介三、真空袋-熱壓罐成型袋壓成型4. 工藝參數(shù)固化溫度、時間：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；加壓時機真空度：排除夾雜空氣和揮發(fā)物第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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，易于機械化、自動化；模具設(shè)計制造復(fù)雜，壓機及模具投資高，產(chǎn)品尺寸受設(shè)備限制，只適于大批量中小型制品。第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工

13、藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 工藝流程模壓成型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)熱脫模后處理檢驗制品r：制品密度V：體積a:物料損失系數(shù)(35%)第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 工藝流程模壓成型2）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，局部固化，中間固化不良）保溫時間固化反應(yīng)時間不穩(wěn)定，導(dǎo)熱時間第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 工藝流程模壓成型2）工藝參數(shù)B.

14、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機：樹脂激烈反應(yīng)放出大量氣體之前a. 憑經(jīng)驗（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）第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 工藝流程模壓成型3）預(yù)熱和預(yù)成型預(yù)熱作用：改善工藝性能，提高模壓料溫度，縮短固化時間，降低成型壓力；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)效率及制品性能第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介一、 工藝流程層壓成型

15、1）膠布裁剪（下料）連續(xù)切割，手工裁剪。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F-面積；H-厚度； r：密度；a-物料損失系數(shù)H5mm,r=0.020.03; H9mm,r=0.030.08第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介一、 工藝流程層壓成型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+鐵板一個疊合體510塊板，一次可壓制710個疊合體組合原

16、則：厚板放二側(cè)，薄板料放中間；薄板料放二側(cè)，厚板料放中間；H20mm，單獨壓制 襯墊材料（襯紙、石棉布）：傳熱、傳壓均勻；多次使用后變脆，應(yīng)更換第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介一、 工藝流程層壓成型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，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第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介二、 工藝參數(shù)層壓成型1）成型壓力：壓力大小、加

17、壓次數(shù)、加壓時機壓力大小因素：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）升溫階段（最高溫度為固化溫度）加壓保溫階段（充分固化）冷卻階段（t50）3）成型時間（預(yù)壓、熱壓、冷卻時間之和）因素：樹脂固化速度，層壓板厚度，壓制溫度第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 裝置示意圖短纖維沉積

18、預(yù)成型法第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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. 工藝示意圖第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 工藝流程噴射成型工藝第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介4. 工藝控制噴射成型工藝1）樹脂凝膠時間2）樹脂/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

19、量約60%6）玻纖為無捻粗紗，短切長度2550mm第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 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)混合器噴槍第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介6. 噴射成型特點噴射成型工藝1）生產(chǎn)效率較高（手糊24倍），勞動強度低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，強度小第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2

20、 各種成型工藝方法簡介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第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介樹脂傳遞模塑（resin transfer moulding, RTM）2. 工藝流程第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介樹脂傳遞模塑（resin transfer moulding, RTM）3. 工藝參數(shù)1）注膠壓力（由模具材料、產(chǎn)品形狀、樹脂粘度決定）降低壓力方法：降

21、低樹脂粘度；優(yōu)化模具設(shè)計；優(yōu)化纖維排布設(shè)計；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）第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介樹脂傳遞模塑（resin transfer moulding, RTM）4. 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第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介樹脂傳遞模塑（resin transfer mouldin

22、g, RTM）5. 工藝特點1）制件尺寸精確度高，樹脂含量高，勞動條件好；2）工藝難度大，注膠周期長，注膠質(zhì)量不易控制，模具費用高。第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介樹脂膜熔滲工藝（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. 工藝原理圖第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介樹脂膜熔滲工藝（resin film infusion, RFI）3. 特點1）設(shè)備、模具相對簡單（RTM相比）2）樹脂縱向（由下而上）流動浸漬纖維，時間短，速度快3）樹脂粘度范圍廣（液固均可）第5章 聚合物基復(fù)合

23、材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介注射成型1. 工藝過程纖維增強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、固化脫模第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介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。第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介2. 分類纖維纏繞成型干法纏繞：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：纖維紗浸膠烘干纏繞第5章 聚合物基復(fù)合材料

24、成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 纏繞規(guī)律（導(dǎo)絲頭與芯模之間相對運動的規(guī)律）纖維纏繞成型環(huán)向纏繞：芯模每轉(zhuǎn)一周，絲束沿芯模軸向移動一個紗片螺距。只纏繞筒身段，承受徑向載荷第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 纏繞規(guī)律（導(dǎo)絲頭與芯模之間相對運動的規(guī)律）纖維纏繞成型2）縱向纏繞（平面纏繞）：導(dǎo)絲頭繞軸轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)動一個角度，芯模表面轉(zhuǎn)動一個紗片寬度。 承受縱向載荷r為極孔半徑；Lc為筒身長度；Le為封頭高度第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 纏繞規(guī)律（導(dǎo)絲頭與芯模之間相對運動的規(guī)律）纖維纏繞成型2）縱向纏繞轉(zhuǎn)速比i：單位時間內(nèi)，芯

25、模轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)絲頭轉(zhuǎn)數(shù)之比第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介3. 纏繞規(guī)律（導(dǎo)絲頭與芯模之間相對運動的規(guī)律）纖維纏繞成型3）螺旋纏繞（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動。纏繞筒身和封頭第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.2 各種成型工藝方法簡介4. 工藝過程（濕法）纖維纏繞成型膠液配制纖維烘干浸膠纏繞產(chǎn)品固化修整檢驗芯模準(zhǔn)備1）纖維能保持連續(xù)完整，制品強度高2）可連續(xù)化、機械化生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短，勞動強度小3）產(chǎn)品尺寸、外形準(zhǔn)確，不需機械加工4）設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)難度大，工藝質(zhì)量不易控制5. 工藝特點第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1. 工藝過程拉擠成型5

26、2 各種成型工藝方法簡介排紗浸膠預(yù)成型固化成型牽引切割產(chǎn)品樹脂：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、 雙向或三向織物第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2. 原材料拉擠成型5.2 各種成型工藝方法簡介3. 型材類型工字形、槽形、角形、異型截面4. 工藝特點連續(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。第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1. 工藝過程離心澆注成型5.2 各種成型工藝方法簡介

27、產(chǎn)品厚度均勻，外表光潔。2. 特點1）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式 板殼結(jié)構(gòu) 加筋壁板結(jié)構(gòu) 夾層結(jié)構(gòu) 墻、肋、桁條結(jié)構(gòu) 膠接結(jié)構(gòu)多墻結(jié)構(gòu) 整體共固化結(jié)構(gòu) 共固化結(jié)構(gòu)第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1. 模具與復(fù)合材料制品的關(guān)系5.3.1模具5.3 模具與輔助材料1）展開單元2）定位技術(shù)3）預(yù)吸膠技術(shù)4）預(yù)壓實技術(shù)5）形成B階段技術(shù)6）軟模成型技術(shù)7）預(yù)裝配技術(shù)第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2）復(fù)合材料技術(shù)單元5.3.1模具5.3 模具與輔助材料1）符合制品設(shè)計的精度、尺寸、外觀要求2）足夠的剛度、強度，以保證模具型面基準(zhǔn)不變，產(chǎn)品固化時能維持既定形狀3）較小的熱容量，以有效利用熱能4）質(zhì)量輕，便于搬運，

28、容易脫模5）成本低，材料易得，易于制造6）維護(hù)簡便，有較長的使用壽命7）材料的熱膨脹系數(shù)與制件相匹配8）熱穩(wěn)定性好第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2.對模具的要求5.3.1模具5.3 模具與輔助材料模具材料應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小、形狀、使用次數(shù)、成型方法和固化工藝條件來選擇，主要有：1）木模2）石膏模3）水泥模4）石臘模5）泡沫塑料6）金屬模7）復(fù)合材料第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝3.模具材料5.3.1模具5.3 模具與輔助材料1）凹模（陰模）2）凸模（陽模）3）對（合）模4）拼裝模（組合模）5.用于飛機結(jié)構(gòu)件的模具結(jié)構(gòu)形式1）框架式結(jié)構(gòu)2）碳纖維復(fù)合材料模具結(jié)構(gòu)3）橡膠模結(jié)構(gòu)4）鋼對模結(jié)構(gòu)

29、第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝4.模具結(jié)構(gòu)形式5.3.1模具5.3 模具與輔助材料第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝1. 脫模劑5.3模具與輔助材料油脂類：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，價格便宜5.3.2輔助材料第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝2. 隔離材料（保護(hù)復(fù)合材料不受污染）：PVC、PA薄膜5.3模具與輔助材料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

30、材料：膠條、膠帶5.3.2輔助材料5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料1.預(yù)浸料的種類和對預(yù)浸料的基本要求1）種類：織物預(yù)浸料、單向纖維預(yù)浸料、預(yù)浸紗等2） 對預(yù)浸料的要求：預(yù)浸料中樹脂的狀態(tài)與化學(xué)性質(zhì)應(yīng)符合產(chǎn)品對象的特定要求；存放過程中樹脂的流出量、黏性、鋪覆性應(yīng)滿足使用要求；偏差要符合要求；樹脂含量允差2%，揮發(fā)物含量低于2%。5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 1）溶液浸漬法（濕法）設(shè)備：臥式或立式浸膠機過程收卷 熱處理爐(除去水分或石蠟浸潤劑)浸膠槽(浸膠) 纖維(紗或織物) 烘干爐(除去溶劑、揮發(fā)分) (樹脂預(yù)固化)存貯2

31、.預(yù)浸料的制備方法5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1連續(xù)纖維預(yù)浸料 1）溶液浸漬法（濕法）方法輥筒纏繞法陣列式連續(xù)排鋪法5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 1）溶液浸漬法（濕法）方法5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 2）（熔融法和膠膜法）特點生產(chǎn)現(xiàn)場和環(huán)境無污染；節(jié)約溶劑；預(yù)浸料揮發(fā)分含量低方法熔融法5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 方法膠膜法2）干法（熔融法和膠膜法）5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 粉末靜電法：3）粉末法帶電樹脂粉末連續(xù)纖維沉

32、積樹脂粉末顆粒f為240mm,110mm,80mm粉末懸浮法：水懸浮：樹脂懸浮在水中氣懸?。╠=1020mm,硫化床）5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 3.預(yù)浸料的質(zhì)量控制1）原料驗收 包括原材料和輔助材料等2）工藝過程控制3）批次檢驗纖維與樹脂的比例是否合適5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1 連續(xù)纖維預(yù)浸料 4.預(yù)浸料的性能及測試揮發(fā)分X1含量： 預(yù)浸料中揮發(fā)物的質(zhì)量與預(yù)浸料總質(zhì)量的百分含量W1預(yù)浸料質(zhì)量W2烘干預(yù)浸料質(zhì)量控制方法：烘干溫度、時間2. 樹脂含量X3含量： X3= X2-X1 W3溶解或灼燒后預(yù)浸料質(zhì)量控制方法：浸膠時間、膠液粘

33、度、纖維運動速度測定方法：空氣灼燒法、溶劑法、酸分解法、計算法5.4 聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.1連續(xù)纖維預(yù)浸料 四、質(zhì)量指標(biāo)及控制3. 單位面積纖維質(zhì)量（單層預(yù)浸料中纖維的多少）4. 凝膠時間5. 樹脂流出量（流動性）：特定溫度，壓力下，一定時間，樹脂流出量6. 預(yù)浸料粘性（航空產(chǎn)品，鋪層/鋪貼制造）7. 預(yù)浸料鋪覆性5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.2片狀模塑料SMC的制造方法1. 片狀模塑料：上下兩層薄膜，中間為模塑料組成：樹脂體系占30%，填料占40%，玻纖占30%樹脂糊：不飽和聚酯、引發(fā)劑、增稠劑、低收縮添加劑、脫模劑、阻聚劑；增稠劑一般為MgO或Ca(

34、OH)2，以配位絡(luò)合物的形式使樹脂相對分子量增大，但并不促使其凝膠；低收縮劑：一般為熱塑性樹脂，如PE、PS5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.2片狀模塑料SMC的制造方法2. 過程沉降切割粗紗樹脂糊浸漬收卷稠化薄膜SMC成型機包裝3. 質(zhì)量因素：紗線體積（直徑、長度、體積效應(yīng)）； 樹脂糊粘度、纖維含量4. 存放與熟化： 15以下，3個月；23 ，6個月（存放） 室溫，12周；40 ，2436h（熟化）5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.3 增強熱塑性塑料片材制造一、概述連續(xù)纖維氈連續(xù)纖維增強熱塑性塑料片材中長纖維增強熱塑性塑料片材單向連續(xù)纖維短切纖維針刺氈短切原絲針刺

35、氈1. 分類2. 特點可回收利用，污染?。毁|(zhì)量輕；耐腐蝕，不生銹；隔熱隔音，絕緣性好；沖擊韌性好，抗蠕變性能好，使用壽命長；制品尺寸穩(wěn)定性好。5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.3 增強熱塑性塑料片材制造二、制造方法1. 熔融浸漬工藝層合切割玻璃氈樹脂薄膜片材冷卻預(yù)熱熱壓浸漬熱固結(jié)主要技術(shù)問題：熱塑性樹脂對玻璃氈的滲透速率5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.3 增強熱塑性塑料片材制造二、制造方法2. 懸浮沉積工藝玻纖：550mm短切玻纖熱塑性樹脂粉末：d=100400mm懸浮介質(zhì)：水或泡沫混合懸浮助劑樹脂粉末熱壓玻纖懸浮液流漿箱成形網(wǎng)脫水干燥粘接片材卷材樹脂、玻纖均勻分

36、散片材中玻纖含量為2540%；低于20%，纖維不能連續(xù)分布；高于40%，片材各相異性明顯（纖維不均勻）5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.3 增強熱塑性塑料片材制造二、制造方法2. 懸浮沉積工藝5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.3增強熱塑性塑料片材制造二、制造方法3. 硫化床法短切樹脂粉末玻纖輸送網(wǎng)帶熱壓冷卻 電加熱遠(yuǎn)紅外加熱片材5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.3 增強熱塑性塑料片材制造二、制造方法4. 靜電吸附法短切玻纖 350mm層合塑料薄膜 0.011mm熱壓冷卻片材帶靜電玻纖靜電摩擦輥靜電發(fā)生器中長玻纖5.4 復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.

37、4熱塑性塑料粒料的制造方法一、顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法原料準(zhǔn)備初混合塑煉造粒粒料1.原料準(zhǔn)備過篩、吸磁、干燥、研磨、預(yù)熱、稱量2. 初混合在聚合物熔點以下的溫度和較為緩和的剪切應(yīng)力下進(jìn)行的一種初步混合；設(shè)備：捏合機、高速混合機加料順序：樹脂、部分增塑劑、混合物、固體填料第5章 聚合物基復(fù)合材料成型工藝5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.4熱塑性塑料粒料的制造方法一、顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法3. 塑煉在高于聚合物熔點的溫度和較大的剪切應(yīng)力下混合，達(dá)到適當(dāng)?shù)娜彳浂群涂伤苄?，各組分分散更均勻，除去揮發(fā)物設(shè)備：雙輥煉膠機、密煉機、單螺桿擠出機測定塑料試樣的撕裂強度來決定塑煉

38、的終點。4. 造粒：切粒機、縱切、橫切5.4 聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.4熱塑性塑料粒料的制造方法二、纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法纖維增強粒料要求：纖維能均勻地分散于樹脂中；纖維與樹脂包覆或粘接牢固；制造過程中盡可能減少對玻纖的機械損傷，減少對樹脂分子的降解。1. 長纖維增強粒料制造方法（適用于螺桿式注射機成型）5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.4熱塑性塑料粒料的制造方法二、纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法1. 長纖維增強粒料制造方法電纜包覆法：玻纖粗紗通過十字形擠出機頭，被熔融樹脂包覆，經(jīng)冷卻、牽引、切粒而成。管道反應(yīng)法：單體與玻纖同時由管道進(jìn)口加入，通過管

39、道聚合反應(yīng)，出料口即得到增強料條。聚合物出料口包覆法：在聚合釜出料口安裝包覆機頭，待聚合物出料時，可將玻纖包覆。5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.4熱塑性塑料粒料的制造方法二、纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法2. 短纖維增強粒料制造方法 （適用于柱塞式和螺桿式注射成型）樹脂干燥纖維短切初混合擠出切粒稱量包裝粒料干燥 纖維在造粒時磨損嚴(yán)重，長度短，制品強度不高；加工流動性好，適合于制造薄壁和形狀復(fù)雜的制品。短切原絲擠出法過程：5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.4熱塑性塑料粒料的制造方法二、纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法2. 短纖維增強粒料制造方法 （適用于柱塞式和螺

40、桿式注射成型）短切原絲單螺桿擠出法：將樹脂與短切原絲按比例加入擠出機中混合，重復(fù)23次，擠出造粒；單螺桿排氣式擠出機回擠造粒法：將長纖維增強粒料加入到單螺桿排氣式擠出機中回擠一次造粒；雙螺桿排氣式擠出法：樹脂由加料口，連續(xù)玻纖由進(jìn)絲口直接按比例自動加進(jìn)擠出機，擠出造粒。5.4 聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.5熱固性模塑料的制造一、模塑粉的制造方法 模塑粉分為壓塑粉和注塑粉，由顆粒添加劑與合成樹脂復(fù)合而成的粉狀熱固性塑料。合成樹脂主要有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂。干法原料準(zhǔn)備干混合熱輥壓粉碎并批包裝1. 原料準(zhǔn)備：原料粉碎、過篩、干燥。30%以上樹脂粒徑為60目以上。

41、2. 干混合：球磨機、Z形捏合機、圓柱形轉(zhuǎn)筒；先加其他組分，后加填料（填料含量大，體積大，較難混合均勻）5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.5熱固性模塑料的制造一、模塑粉的制造方法干法3. 熱輥壓：熱輥壓溫度和時間目的：樹脂浸漬填料；各組分混合均勻；樹脂進(jìn)行一定程度的縮聚反應(yīng)；除去部分揮發(fā)物；模塑料密實設(shè)備：輥壓機（擠壓、剪切、捏合作用）輥筒直徑400600mm，長度10001200mm；二個輥筒不同轉(zhuǎn)速相對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比為1.3左右，溫度差為3050；低溫輥筒比樹脂熔點稍高一些；輥筒間距為37mm。4. 粉碎、并批、包裝： 料片從輥壓機上卸下后，迅速冷卻，終止縮聚反應(yīng)5.4聚合物基復(fù)

42、合材料成型用半成品的制備5.4.5熱固性模塑料的制造一、模塑粉的制造方法濕法（液體樹脂、樹脂溶液或樹脂乳液）乳液輥壓法 原料（乳液樹脂與其它組分）輥壓冷卻干燥并批成品5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.5熱固性模塑料的制造二、短纖維增強熱固性模塑料的制造方法預(yù)混法短纖維模塑料：由短纖維與樹脂及其他添加劑樹脂：酚醛、氨基、不飽和聚酯、有機硅、環(huán)氧纖維：玻纖、碳纖維、芳綸纖維、棉纖、石棉纖維配膠浸漬與混合撕松烘干并批Z形捏合機 纖維預(yù)處理短切、蓬松、除蠟添加劑撕松機除揮發(fā)物，樹脂預(yù)聚特點：纖維松散而不定向，流動性較好，可做形狀復(fù)雜的小型模壓制品；纖維強度損失較大，模塑料質(zhì)量均勻性較差，比體積大。5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.5熱固性模塑料的制造二、短纖維增強熱固性模塑料的制造方法預(yù)浸法紗線浸漬切割烘干存放粗紗準(zhǔn)備熱處理樹脂配制特點：模塑料成末狀，比較緊密；纖維損失較少，質(zhì)量均勻，比體積??；纖維定向排列可進(jìn)行定向鋪設(shè)壓制產(chǎn)品。浸氈法過程蓬松切割烘干即得粗紗準(zhǔn)備樹脂配制撒氈復(fù)合浸較5.4聚合物基復(fù)合材料成型用半成品的制備5.4.5