高分子加工學(xué)-復(fù)合材料的成型加工技術(shù)-課課件

第7章復(fù)合材料的成型加工技術(shù)高分子復(fù)合材料——由高聚物和各種填充材料或增強(qiáng)材料所組成的多相復(fù)合體。如在熱固性和熱塑性樹(shù)脂中加纖維性增強(qiáng)材料.增強(qiáng)塑料——加有增強(qiáng)材料而某些力學(xué)性能比原有樹(shù)脂有較大提高的一類(lèi)塑料。玻璃纖維增強(qiáng)塑料，或玻璃鋼。石棉纖維、高硅氧纖維、石英纖維、碳纖維、硼纖維等作填料的塑料也應(yīng)屬于增強(qiáng)纖維。第7章復(fù)合材料的成型加工技術(shù)高分子復(fù)合材料——由高聚物和17.1.1復(fù)合材料用樹(shù)脂的選擇樹(shù)脂形態(tài)——粉狀、粒狀、片狀、有機(jī)溶液、水溶液、懸浮液、乳液等常用樹(shù)脂——酚醛、聚酯、環(huán)氧、不飽和聚酯、有機(jī)硅等樹(shù)脂樹(shù)脂作用①把不連續(xù)的基材粘接起來(lái)②使纖維添料不致發(fā)生屈曲變形③保護(hù)纖維填料不受外界介質(zhì)侵蝕和腐蝕7.1.1復(fù)合材料用樹(shù)脂的選擇樹(shù)脂形態(tài)——粉狀、粒狀、片狀、27.1.2增強(qiáng)材料及其表面處理(1)增強(qiáng)材料

紙：對(duì)樹(shù)脂吸收能力高為最好

石棉：礦物性硅酸鹽纖維的總稱(chēng)木材：比強(qiáng)度高；吸濕，可燃、腐朽、各向異性棉布：由經(jīng)緯紗按一定交織方式織成合成纖維和麻纖維：PA、PAN、PET合成纖維可提高制品電性能、沖擊強(qiáng)度、抗水性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性。麻纖維增強(qiáng)效果不如玻璃纖維，但成本低。納米無(wú)機(jī)粒子：納米蒙脫土、碳酸鈣和二氧化硅7.1.2增強(qiáng)材料及其表面處理(1)增強(qiáng)材料37.1.2增強(qiáng)材料及其表面處理(1)增強(qiáng)材料玻璃纖維：

鋁硼硅酸鹽和鈣鈉硅酸鹽兩種。形態(tài):玻璃繩、玻璃布、玻璃布帶、無(wú)捻粗紗、無(wú)捻粗紗布、短切纖維、短切纖維氈、表面氈等新型無(wú)機(jī)纖維材料：耐高溫的玻璃纖維、高強(qiáng)度及高模量的玻璃纖維、特殊無(wú)機(jī)纖維等。其他增強(qiáng)材料：紙、石棉、木材、棉布、合成纖維和麻纖維、納米無(wú)機(jī)粒子7.1.2增強(qiáng)材料及其表面處理(1)增強(qiáng)材料47.1.3復(fù)合材料成型方法及分類(lèi)成型方法——壓制(最主要的)、纏繞和擠拉層壓成型根據(jù)成型壓力高壓法模壓成型低壓法手糊成型

高壓成型，粘度大，在模塑過(guò)程中不易流滿(mǎn)模具型腔低壓成型，流動(dòng)性好，在固化過(guò)程中不放出副產(chǎn)物7.1.3復(fù)合材料成型方法及分類(lèi)成型方法——壓制(最主要的57.2層壓成型

層壓成型——在壓力和溫度作用下將多層相同或不同材料的片狀物通過(guò)樹(shù)脂的粘結(jié)和熔合，壓制成層壓塑料的成型方法。增強(qiáng)熱固性層壓塑料——以片狀連續(xù)材料為骨架材料浸漬熱固性樹(shù)脂溶液，經(jīng)干燥后成為附膠材料，通過(guò)裁剪、層疊或卷制，在加熱、加壓作用下，使熱固性樹(shù)脂交聯(lián)固化而成為板、管、捧狀層壓制品。

7.2層壓成型層壓成型——在壓力和溫度作用下將多層相同或6圖7-4層壓成型工藝流程圖

7.2.1浸漬

浸漬上膠工藝是制造層壓制品的關(guān)鍵工藝，包括樹(shù)脂溶液配制、浸漬和干燥等工序。

層壓成型由浸漬、壓制和后加工處理組成圖7-4層壓成型工藝流程圖7.2.1浸漬浸漬77.2.2壓制成型工藝（1）層壓板材的壓制

成型過(guò)程包括裁剪、疊合、進(jìn)模、熱壓和脫模疊料：先裁剪干燥后的附膠材料，然后疊合成板坯。附膠材料是用纖維填料或棉布、紙張底材等經(jīng)樹(shù)脂浸漬或涂后而得到的。進(jìn)模：將裝好的壓制單元分層推入多層壓機(jī)的熱板中，檢查，閉合壓機(jī)，開(kāi)始升溫。熱壓：開(kāi)始熱壓時(shí)，T,P不宜太高，防樹(shù)脂流失

7.2.2壓制成型工藝（1）層壓板材的壓制8

壓制時(shí)T,P控制分為五個(gè)階段：①預(yù)熱階段：從室溫升至樹(shù)脂開(kāi)始交聯(lián)反應(yīng)的溫度，施加全壓的1/3～1/2②中間保溫階段：在較低的反應(yīng)速度下交聯(lián)固化，至溢料不能拉絲為止③升溫階段：將溫度和壓力升至最高④熱壓保溫階段：樹(shù)脂充分交聯(lián)固化④冷卻階段：樹(shù)脂充分交聯(lián)固化后即可逐漸降溫。層壓工藝溫度曲線(xiàn)示意圖熱壓壓制時(shí)T,P控制分為五個(gè)階段：層壓工藝溫度曲線(xiàn)示意圖9（1）層壓板材的壓制脫模：板材冷至50℃以下，卸壓脫模熱處理：使樹(shù)脂充分固化的補(bǔ)加措施，進(jìn)一步提高制品力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性和電性能。(2)管材、棒狀的壓制

層壓管材和棒材也是以干燥的附膠材料為原料，用專(zhuān)門(mén)的卷管機(jī)卷繞成管坯或棒坯，然后加壓、加熱固化成型。（1）層壓板材的壓制脫模：板材冷至50℃以下，卸壓脫模107.3模壓成型復(fù)合材料與熱固性塑料的模壓成型工藝相似模壓料可用預(yù)混法和預(yù)浸法制備聚酯模壓料由樹(shù)脂糊以及增強(qiáng)材料組成，樹(shù)脂糊包含不飽和聚酯樹(shù)脂、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、增稠劑等物料，增強(qiáng)材料主要有短切玻璃纖維及短切玻璃纖維氈。

7.3模壓成型復(fù)合材料與熱固性塑料的模壓成型工藝相似11(1)塊狀模塑料模壓成型工藝塊狀模塑料(BMC)用預(yù)混法制成的聚酯樹(shù)脂模塑料

(2)片狀模塑料模壓成型片狀模塑料(SMC)用預(yù)浸法制成的片狀聚酯樹(shù)脂模壓料

(1)塊狀模塑料模壓成型工藝塊狀模塑料(BMC)用預(yù)混法制成127.4纏繞成型用浸有樹(shù)脂的纖維(或織物)，在相當(dāng)于制品形狀的芯模上作規(guī)律性的纏繞，然后加熱硬化、脫模取得制品的一種成型方法。制造圓柱形和球形等回轉(zhuǎn)體，如大型貯罐、殼體優(yōu)點(diǎn)：制品強(qiáng)度高，充分發(fā)揮玻璃纖維的優(yōu)良性能，生產(chǎn)效率較高，質(zhì)量穩(wěn)定，成本低。7.4纏繞成型用浸有樹(shù)脂的纖維(或織物)，在相當(dāng)于制品形狀137.5手糊成型手糊成型制品是以不飽和聚酯樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂為膠粘劑浸漬片狀連續(xù)材料所組成的復(fù)合材料，以玻璃纖維布作增強(qiáng)材料所得的制品稱(chēng)為玻璃鋼。游離基加聚反應(yīng)固化，無(wú)低分子物↑，成型時(shí)有少許壓力以保持粘結(jié)表面相互接觸，亦稱(chēng)接觸成型，屬低壓壓制成型。優(yōu)點(diǎn)：成型壓力低，不必加熱，設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，制品力學(xué)性能好。缺點(diǎn)：制品密實(shí)性欠佳，尺寸控制難以一致。

7.5手糊成型手糊成型制品是以不飽和聚酯樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂為膠14（1）手糊成型用模具及脫模劑模具設(shè)計(jì)產(chǎn)品外表面光潔，作成陽(yáng)模；內(nèi)面光潔制作成陰模；內(nèi)外面光潔，應(yīng)制作成對(duì)模。玻璃鋼產(chǎn)品固化會(huì)收縮。模具的拐角，不管是內(nèi)角、外角一般不易做成，直角和夾角部應(yīng)改成圓角。圓角易糊制，氣泡少，美觀，不易損壞，R＞10mm為好；拔模斜度，

按脫模方向,模具面斜3～6度易脫模（1）手糊成型用模具及脫模劑模具設(shè)計(jì)15

模具材料

金屬模、木模、石膏、水泥和泥模、橡膠模、蠟?zāi)?、玻璃鋼模脫模?/p>

薄膜型：玻璃紙、滌綸膜、PVC膜、PE膜溶液型：過(guò)氯乙烯溶液、聚乙烯醇溶液、硅橡膠和硅油脫模劑油蠟型：變壓器油、汽缸油、黃干油、凡士林、硅脂、石蠟乳液模具材料16(2)手糊成型工藝及控制用手工在預(yù)先涂好脫模劑的模具上，先刷一層樹(shù)脂液，然后鋪一層玻璃布，并排除氣泡，如此重復(fù)。直到所需厚度，經(jīng)固化、脫模，再經(jīng)過(guò)加工、修飾即可。（a）陰模

（b）陽(yáng)模

（c）對(duì)模

(2)手糊成型工藝及控制用手工在預(yù)先涂好脫模劑的模具上，先17樹(shù)脂膠液的配制：制成粘度0.4～0.9Pa·s玻璃纖維制品的準(zhǔn)備：除水分、裁剪、疊放模具準(zhǔn)備及脫模劑涂刷：分單模和對(duì)模兩類(lèi)，單