復(fù)合材料成型工藝設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

..第五章復(fù)合材料成型工藝與特點(diǎn)5.1手糊、噴射成型技術(shù)與特點(diǎn)5.1.1手糊成型技術(shù)與特點(diǎn)1)手糊成型原理手糊成型工藝是樹(shù)脂基復(fù)合材料生產(chǎn)中最早使用和應(yīng)用普遍的一種成型方法，它是指將纖維浸漬樹(shù)脂后手工地鋪層在模具上，黏結(jié)在一起然后固化的成型工藝。手糊成型技術(shù)很少受制品形狀及大小的限制，模具費(fèi)用低，對(duì)于那些品種多、生產(chǎn)量小的大型制品，手糊成型技術(shù)是非常適合的。2)手糊成型工藝的原材料手糊成型工藝所用的原材料包括：增強(qiáng)材料、樹(shù)脂和輔助材料?！?〕增強(qiáng)材料手糊成型對(duì)增強(qiáng)材料的要求：①增強(qiáng)材料易于被樹(shù)脂浸透；②有足夠的形變性，能滿足制品復(fù)雜形狀的成型要求；③氣泡容易扣除；④能夠滿足制品使用條件的物理和化學(xué)性能要求；⑤價(jià)格合理〔盡可能廉價(jià)〕，來(lái)源豐富。用于接觸成型的增強(qiáng)材料有玻璃纖維及其織物，碳纖維及其織物，芳綸纖維及其織物等。其中常用的玻璃纖維增強(qiáng)材料有以下幾種：無(wú)捻粗紗、無(wú)捻粗紗布、加捻布、短切玻璃纖維氈、玻璃纖維織物?！?〕基體材料手糊成型工藝對(duì)基體材料的要求：①在手糊條件下易浸透纖維增強(qiáng)材料，易排除氣泡，與纖維粘接力強(qiáng)；②在室溫條件下能凝膠，固化，而且要求收縮小，揮發(fā)物少；③粘度適宜：一般為0.2～0.5Pa·s，不能產(chǎn)生流膠現(xiàn)象；④無(wú)毒或低毒；⑤價(jià)格合理，來(lái)源有保證。在手糊成型技術(shù)中，最常用的是不飽和聚酯樹(shù)脂，其次是環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和呋喃樹(shù)脂，乙烯基樹(shù)脂等也有少數(shù)應(yīng)用。〔3〕輔助材料接觸成型工藝中的輔助材料，主要是指填料和色料兩類(lèi)，而固化劑、稀釋劑、增韌劑等，歸屬于樹(shù)脂基體體系。3)模具及脫模劑〔1〕模具模具是各種接觸成型工藝中的主要設(shè)備。模具的好壞，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和本錢(qián)，必須精心設(shè)計(jì)制造。設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須綜合考慮以下要求：①滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度要求，模具尺寸準(zhǔn)確、外表光滑；②要有足夠的強(qiáng)度和剛度；③脫模方便；④有足夠的熱穩(wěn)定性；⑤重量輕、材料來(lái)源充分及造價(jià)低。模具材料應(yīng)滿足以下要求：①能夠滿足制品的尺寸精度，外觀質(zhì)量及使用壽命要求；②模具材料要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證模具在使用過(guò)程中不易變形和損壞；③不受樹(shù)脂侵蝕，不影響樹(shù)脂固化；④耐熱性好，制品固化和加熱固化時(shí)，模具不變形；⑤容易制造，容易脫模；⑥晝減輕模具重量，方便生產(chǎn)；⑦價(jià)格廉價(jià)，材料容易獲得。能用作手糊成型模具的材料有：木材，金屬，石膏，水泥，低熔點(diǎn)金屬，硬質(zhì)泡沫塑料及玻璃鋼等。脫模劑根本要求：①不腐蝕模具，不影響樹(shù)脂固化，對(duì)樹(shù)脂粘接力小于0.01MPa；②成膜時(shí)間短，厚度均勻，外表光滑；③使用平安，無(wú)毒害作用；④耐熱、能以受加熱固化的溫度作用；⑤操作方便，價(jià)格廉價(jià)。手糊成型工藝的脫模劑主要有薄膜型脫模劑、液體脫模劑和油膏、蠟類(lèi)脫模劑。4)手糊成型的工藝流程〔1〕生產(chǎn)準(zhǔn)備場(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、枯燥、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。模具準(zhǔn)備：準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。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。增強(qiáng)材料準(zhǔn)備：增強(qiáng)材料的種類(lèi)和規(guī)格按設(shè)計(jì)要求選擇?！?〕糊制與固化鋪層糊制：手工鋪層糊制分濕法和干法兩種：①干法鋪層用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)學(xué)好料〔布〕按樣板裁剪成壞料，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濕法鋪層直接在模具上將增強(qiáng)材料浸膠，一層一層地緊貼在模具上，扣除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層。濕法鋪層又分為膠衣層糊制和構(gòu)造層糊制。固化：制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段：從凝膠到三角化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50%～70%〔巴柯?tīng)栍残远葹?5〕，可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化1～2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。加熱固化方法很多，中小型制品可在固化爐加熱固化，大型制品可采用模加熱或紅外線加熱?！?〕脫模和修整脫模：脫模要保證制品不受損傷。脫模方法有如下幾種：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水入口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水〔0.2MPa〕壓入模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具別離。③大型制品〔如船〕脫?？山柚Ы镯?、吊車(chē)和硬木楔等工具。④復(fù)雜制品可采用手工脫模方法先在模具上糊制二三層玻璃鋼，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)尺寸切去超出多余局部；②缺陷修補(bǔ)包括穿孔修補(bǔ)，氣泡、裂縫修補(bǔ)，破孔補(bǔ)強(qiáng)等。5)手糊成型工藝的優(yōu)缺點(diǎn)手糊成型工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：〔1〕不需要復(fù)雜的設(shè)備，只需要簡(jiǎn)單的模具、工具，固定投資少、見(jiàn)效快，比擬適合我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的開(kāi)展；〔2〕生產(chǎn)技術(shù)易掌握，只需要經(jīng)過(guò)短期的培訓(xùn)即可進(jìn)展生產(chǎn)；〔3〕所制作的復(fù)合材料產(chǎn)品不受尺寸、形狀限制，如大型游船、圓屋頂、水槽等均可；〔4〕可與其他材料〔如金屬、木材、泡沫等〕同時(shí)復(fù)合成一體；〔5〕對(duì)一些不宜運(yùn)輸?shù)拇笮椭破贰踩绱蠊?、大型屋面〕均可現(xiàn)場(chǎng)制作。但是手糊成型也存在許多缺點(diǎn)：〔1〕生產(chǎn)效率低、速度慢、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)于批量大的產(chǎn)品不太適合：〔2〕產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，由于操作人員的技能水平不同及制作環(huán)境條件的影響，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性較差；〔3〕生產(chǎn)環(huán)境差，氣味大，加工時(shí)粉塵多，故需從勞動(dòng)保護(hù)上加以解決。6)手糊成型的應(yīng)用由于手糊工藝設(shè)計(jì)自由，因此可根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求設(shè)計(jì)出理想的外觀、造型及多種多樣的復(fù)合材料制品。手糊成型工藝制作的復(fù)合材料產(chǎn)品的用途比擬廣泛，主要有以下幾個(gè)方面：(1)建筑制品波形瓦、采光罩、風(fēng)機(jī)、浴盆、組合式衛(wèi)生間、冷卻塔、活動(dòng)房屋、玻璃鋼大棚等。(2)造船業(yè)漁船、游船、游艇、交通艇、救生艇，燈塔、水中浮標(biāo)、養(yǎng)殖船等。(3)機(jī)械電器設(shè)備機(jī)器罩、配電箱、醫(yī)療器械外罩、電池箱、開(kāi)關(guān)盒等。(4)體育游樂(lè)設(shè)備賽艇、舢板、滑板、各種球桿、人造攀巖墻、冰車(chē)、風(fēng)帆車(chē)、海底游樂(lè)設(shè)備等。5.1.2噴射成型技術(shù)與特點(diǎn)噴射成型是利用噴槍將玻璃纖維及樹(shù)脂同時(shí)噴到模具上而制得復(fù)合材料的工藝方法。具體作法是，加了引發(fā)劑的樹(shù)脂和加了促進(jìn)劑的樹(shù)脂分別由噴槍上的兩個(gè)噴嘴噴出。同時(shí)切割器將連續(xù)玻璃纖維切割成短切纖維，由噴槍的第三個(gè)噴嘴均勻地噴到模具外表上，用小輥壓實(shí)，經(jīng)固化而成制品。噴射成型也稱(chēng)半機(jī)械化手糊法。在國(guó)外，噴射成型的開(kāi)展方向是代替手糊。噴射成型的優(yōu)點(diǎn)是:①利用粗紗代替玻璃布，可降低材料費(fèi)用;②半機(jī)械操作，生產(chǎn)效率比手糊法高2~4倍，尤其對(duì)大型制品，這種優(yōu)點(diǎn)更為突出。③噴射成型無(wú)搭縫，制品整體性好;④減少飛邊、裁屑和膠液剩余損耗。噴射成型的缺點(diǎn)是樹(shù)脂含量高;制品強(qiáng)度低;現(xiàn)場(chǎng)粉塵大;工作環(huán)境差。噴射成型機(jī)按噴射方式分類(lèi)，可分為:(1)高壓型:①用泵把樹(shù)脂送入噴槍?zhuān)璞脡哼M(jìn)展噴射;②用空壓機(jī)將樹(shù)脂罐和固化劑罐加壓，在該壓力下，將樹(shù)脂和固化劑壓入噴槍進(jìn)展噴射。(2)氣動(dòng)型:樹(shù)脂、固化劑或它們的混合物借壓縮空氣噴出的力與空氣霧化、噴出。按混合形式分類(lèi)，可分為:(1部混合型:在噴槍部混入引發(fā)劑后進(jìn)展噴射。(2)外部混合型:分別含有促進(jìn)劑和引發(fā)劑的樹(shù)脂由噴槍噴出呈霧狀相互混合，有單獨(dú)噴射引發(fā)劑和噴射含引發(fā)劑樹(shù)脂的兩種類(lèi)型。(3)已混合型:事先調(diào)配好含促進(jìn)劑和引發(fā)劑的樹(shù)脂，由噴槍噴出。1〕噴射成型工藝在噴射成型開(kāi)場(chǎng)以前，應(yīng)該先檢查樹(shù)脂的凝膠時(shí)間，測(cè)定方法是將少量的樹(shù)脂噴入小罐中，測(cè)定其凝膠時(shí)間;還必須檢查樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維的比例，一般樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維的比例在2.5比1到3.5比1之間。待膠衣樹(shù)脂凝膠后{發(fā)軟而不粘手)，就可以開(kāi)場(chǎng)噴射成型操作。如果沒(méi)有膠衣樹(shù)脂，應(yīng)先在模具上噴一層樹(shù)脂。然后開(kāi)動(dòng)切割器，開(kāi)場(chǎng)噴射樹(shù)脂和纖維的混合物。第一層應(yīng)該噴射得薄一些(約1mm厚)，并且仔細(xì)滾壓，首先用短的馬海毛滾，然后用螺旋滾.以確保樹(shù)脂和固化劑混合均勻以及玻璃纖維被完全浸潤(rùn)。仔細(xì)操作，確保在這一層中沒(méi)有氣泡，而且這一層必須完全潤(rùn)濕膠衣樹(shù)脂，待這一層凝膠后再噴下一層。接下來(lái)的每一層約噴射2mm厚，如果太厚，那么氣泡難以除去，制品質(zhì)量不能保證。每噴射一層都要仔細(xì)滾壓除去氣泡。如此重復(fù)，直至到達(dá)設(shè)計(jì)厚度。要獲得較高強(qiáng)度的制品，那么必須與粗紗布并用，在使用粗紗布時(shí)，應(yīng)先在模具上噴射足夠量的樹(shù)脂，再鋪上粗紗布，仔細(xì)滾壓，這樣有利于除去氣泡。對(duì)大多數(shù)噴射設(shè)備，其噴射速率一般是2-10kg/min。與手糊成型一樣，最后一層可以使用外表氈，再涂上外涂層。固化、修整、后固化及脫模等工序與手糊成型法一樣。2〕噴射成型常見(jiàn)的缺陷分析〔1〕浸漬不良產(chǎn)生的原因及對(duì)策:假設(shè)因樹(shù)脂含量低所致，那么可適當(dāng)增加樹(shù)脂含量。假設(shè)因樹(shù)脂黏度過(guò)大所致，那么應(yīng)調(diào)節(jié)樹(shù)脂黏度。假設(shè)因樹(shù)脂的觸變度不夠而造成樹(shù)脂流失所致，那么應(yīng)選擇有適宜觸變度的樹(shù)脂，或加觸變劑。假設(shè)因粗紗質(zhì)量不好，不易被樹(shù)脂浸透所致，那么應(yīng)更換粗紗。因固化時(shí)間過(guò)短，在噴射操作中就凝膠，應(yīng)調(diào)節(jié)樹(shù)脂的凝膠時(shí)間，如減少促進(jìn)劑量，加人阻聚劑，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度?！?〕脫落產(chǎn)生的原因及對(duì)策:假設(shè)因樹(shù)脂含量多所致，那么應(yīng)減少樹(shù)脂噴出量。假設(shè)因樹(shù)脂的黏度、觸變度低所致，那么應(yīng)提高樹(shù)脂的黏度和觸變度。假設(shè)因噴槍與成型模面距離小所致，那么應(yīng)控制噴射的距離和方向。假設(shè)因粗紗的切割長(zhǎng)度不適宜所致.那么應(yīng)按制品的大小和形狀，改變纖維的切割長(zhǎng)度?！?〕固化缺乏及固化不均產(chǎn)生的原因及對(duì)策:假設(shè)因各噴嘴的噴吐量不穩(wěn)定，而造成配比失調(diào)，那么要確定各噴嘴的噴吐量，必要時(shí)作相應(yīng)的調(diào)整。假設(shè)因噴出的樹(shù)脂不能形成適當(dāng)?shù)撵F狀，那么應(yīng)調(diào)整霧化，使樹(shù)脂呈霧狀。假設(shè)因樹(shù)脂和短切粗紗噴射形狀不一致，那么模面與噴槍之間的距離及方向要保持適當(dāng)。假設(shè)由于噴槍型號(hào)的原因，初始時(shí)噴出的固化劑量缺乏，那么可用空吹法調(diào)節(jié)固化劑到達(dá)一定噴出量后，再噴出樹(shù)脂和纖維。假設(shè)因空壓機(jī)混入冷凝水，那么將空壓機(jī)的冷凝水排放掉，并定期排放?！?〕粗紗切割不良產(chǎn)生的原因及對(duì)策:假設(shè)因切割刀片磨損所致，那么應(yīng)更換，一般應(yīng)按刀片的材質(zhì).在使用一定時(shí)間后主動(dòng)更換。假設(shè)是支持輥磨損所致，那么應(yīng)視磨損程度及時(shí)更換。假設(shè)因粗紗根數(shù)太多所致，那么應(yīng)減少粗紗根數(shù)，通常以切割2根粗紗為宜。假設(shè)因切割器的空氣壓低所致，那么應(yīng)提高空氣壓，增大空壓機(jī)容量。〔5〕空洞、氣泡產(chǎn)生的原因及對(duì)策;假設(shè)是脫泡不充分所致，那么應(yīng)按操作規(guī)仔細(xì)操作。假設(shè)是樹(shù)脂浸漬不良所致，那么應(yīng)加些消泡劑，再次檢查樹(shù)脂和纖維的質(zhì)量。假設(shè)脫泡程度難以判斷，可將模具做成黑色，以便觀察脫泡和浸漬情況。假設(shè)是在凝膠前就送入高溫的后固化爐所致，那么應(yīng)該在室溫下固化后再送入爐固化?！?〕厚度不勻產(chǎn)生的原因及對(duì)策：由于未掌握好噴射操作所致，那么應(yīng)通過(guò)訓(xùn)練以提高熟練程度。由于脫泡操作不熟練所致，那么應(yīng)選用適宜的脫泡工具，熟練掌握脫泡操作。假設(shè)因纖維的切割性不好所致，那么應(yīng)調(diào)整或更換切割器。假設(shè)因纖維的分散性不好所致，那么應(yīng)檢查粗紗的質(zhì)量。〔7〕白化及龜裂。產(chǎn)生的原因及對(duì)策:由于樹(shù)脂的反響活性高，在短時(shí)間固化，固化時(shí)發(fā)熱量大，而引起樹(shù)脂和纖維的界面剝離。那么應(yīng)選擇反響活性適宜的樹(shù)脂，檢查引發(fā)劑和促進(jìn)劑的種類(lèi)和用量以及固化條件。由丁纖維外表附有阻礙樹(shù)脂浸潤(rùn)的物質(zhì)(如水、油、潤(rùn)滑脂等)所致，那么應(yīng)作適當(dāng)處理，平時(shí)要注意粗紗的保管和使用。假設(shè)因一次噴射太厚所致，那么可采用分次噴射，邊控制固化發(fā)熱量邊噴射。假設(shè)是噴槍中各噴嘴的噴出量不勻所致，.那么應(yīng)調(diào)整樹(shù)脂的噴出量。假設(shè)是樹(shù)脂中混有水所致，那么應(yīng)改善樹(shù)脂的保管、操作方法、使用條件，空壓機(jī)的冷凝水管要經(jīng)常放水。5.2樹(shù)脂傳遞模塑成型技術(shù)與特點(diǎn)隨著復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，復(fù)合材料工業(yè)得到迅速開(kāi)展，成型技術(shù)日益完善，新的成型方法不斷涌現(xiàn)。目前樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型技術(shù)主要有手糊成型、噴射成型、樹(shù)脂傳遞模塑成型〔ResinTransferMolding，RTM〕、模壓成型、注射成型、構(gòu)造反響注射成型(SRIM)、真空袋成型、壓力袋成型、高壓釜成型、纖維纏繞法、拉擠成型法以及其它成型方法[1~2]。早期，復(fù)合材料部件的生產(chǎn)多采用手糊工藝，但手糊制品質(zhì)量穩(wěn)定性差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。后來(lái)開(kāi)展起來(lái)的噴射法，生產(chǎn)質(zhì)量和效率有所提高，應(yīng)用于較大、簡(jiǎn)單形狀部件的生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代SMC和BMC工藝的出現(xiàn)，為工業(yè)化生產(chǎn)大型部件提供了可行性。在隨后的20年里，SMC和BMC技術(shù)迅速開(kāi)展成熟，并得到了廣泛應(yīng)用[3~4]。20世紀(jì)80年代，由于市場(chǎng)需要的多樣性，以RTM工藝為代表的先進(jìn)液體模塑技術(shù)迅速開(kāi)展。這類(lèi)技術(shù)屬于高性能低本錢(qián)制造技術(shù)，工藝方法靈活，能夠一次成型帶有夾芯、加筋、預(yù)埋的大型構(gòu)造件，比其它任何工藝更具有競(jìng)爭(zhēng)力[5]。5.2.1RTM樹(shù)脂基體及增強(qiáng)材料5.2.1.1RTM樹(shù)脂基體的要求RTM成型制品質(zhì)量好壞,性能上下及工藝上的可操作性如何與RTM所選樹(shù)脂有密切關(guān)系。因此，研究RTM適用的樹(shù)脂基體便顯得尤為重要。RTM用樹(shù)脂體系應(yīng)滿足：1〕粘度低，浸潤(rùn)性好，便于樹(shù)脂在模腔順利均勻地通過(guò)并浸漬纖維；2〕固化放熱峰低，以100~180℃為宜；3〕活性高，凝膠時(shí)間和固化時(shí)間短，但在注射時(shí)又要有較長(zhǎng)的適用期；4〕樹(shù)脂系統(tǒng)不含溶劑，固化時(shí)無(wú)低分子物析出，同時(shí)又適宜增加填料，尤其是樹(shù)脂消泡性要好；5〕收縮率低，以保證制品尺寸準(zhǔn)確，且所需的樹(shù)脂應(yīng)為預(yù)促進(jìn)型。RTM使用的高性能樹(shù)脂基體包括：不飽和聚酯樹(shù)脂，乙烯基酯樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)酯，雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂，熱塑性樹(shù)脂。目前主要為環(huán)氧樹(shù)脂。5.2.1.2RTM增強(qiáng)材料的要求在RTM工藝中，對(duì)增強(qiáng)材料的限制很小。玻璃纖維(包括E和S玻璃纖維)、芳綸纖維和碳纖維都可以使用。根據(jù)不同的要求，天然纖維和一些有機(jī)纖維，如聚醋纖維，也可在RTM中使用。有時(shí)也使用金屬作構(gòu)造的局部增強(qiáng)。在這種情況下應(yīng)考慮使用環(huán)境條件對(duì)所選擇的金屬的腐蝕和采用相應(yīng)防護(hù)措施。增強(qiáng)體預(yù)制件可根據(jù)應(yīng)用采用不同的工藝制備。RTM成型對(duì)增強(qiáng)材料的要：1〕增強(qiáng)材料的分布應(yīng)符合制品構(gòu)造設(shè)計(jì)的要求，要注意方向性；2〕增強(qiáng)材料鋪好后其位置和狀態(tài)應(yīng)固定，不動(dòng)不應(yīng)因合模和注射樹(shù)脂而動(dòng)；3〕對(duì)樹(shù)脂的浸潤(rùn)性要好；4〕利于樹(shù)脂的流動(dòng)并能經(jīng)受樹(shù)脂的沖擊。5.2.2RTM成型工藝5.2.2.1RTM成型工藝的原理復(fù)合材料樹(shù)脂傳遞模塑〔ResinTransferMolding，RTM〕法是從濕法鋪層和注塑工藝中演變而來(lái)的一種新的復(fù)合材料成型工藝[6]。所謂樹(shù)脂傳遞模塑，一般是指在閉合模腔中預(yù)先鋪覆好按性能和構(gòu)造要求設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成型體(包括螺栓、螺帽、聚氨酯泡沫塑料等嵌件)，夾緊后，從置于適當(dāng)位置的注入孔在一定溫度及壓力下將配好的樹(shù)脂注入模具中，在室溫或升溫條件使之與增強(qiáng)材料一起固化，最后啟模、脫模而得到成型制品。圖1為RTM成型工藝示意圖。圖1RTM成型工藝示意圖RTM工藝通常包括以下四個(gè)步驟：一、從卷材上裁剪增強(qiáng)材料并鋪疊在一起；二、使增強(qiáng)材料具有一定的形狀、按照制品的形狀修剪預(yù)成型體；三、充模(包括預(yù)成型體的鋪放，樹(shù)脂的注射以及固化)；四、脫模及加工。5.2.2.2RTM成型工藝的優(yōu)勢(shì)與手糊成型、噴射成型、纏繞成型、模壓成型等傳統(tǒng)工藝的纖維/樹(shù)脂浸潤(rùn)過(guò)程相比，RTM成型工藝的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：1〕RTM工藝分增強(qiáng)材料預(yù)成型體加工和樹(shù)脂注射固化兩個(gè)步驟，具有高度靈活性和組合性[7]；2〕采用了與制品形狀相近的增強(qiáng)材料預(yù)成型技術(shù)，纖維樹(shù)脂的浸潤(rùn)一經(jīng)完成即可固化，因此可用低粘度快速固化的樹(shù)脂，并可對(duì)模具加熱而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；3〕增強(qiáng)材料預(yù)成型體可以是短切氈、連續(xù)纖維氈、纖維布、無(wú)皺折織物、三維針織物以及三維編織物，并可根據(jù)性能要求進(jìn)展選擇向增強(qiáng)、局部增強(qiáng)、混雜增強(qiáng)以及采用預(yù)埋和夾芯構(gòu)造，可充分發(fā)揮復(fù)合材料性能的可設(shè)計(jì)性[8~9]；4〕封閉模樹(shù)脂注入方式可極大減少樹(shù)脂有害成分對(duì)人體和環(huán)境的毒害；5〕RTM一般采用低壓注射技術(shù)(注射壓力<4kg/cm2)，有利于制備大尺寸、外形復(fù)雜、兩面光潔的整體構(gòu)造，及不需后處理制品[10]；6〕加工中僅需用樹(shù)脂進(jìn)展冷卻；7〕模具可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的要求選擇不同的材料，以降低本錢(qián)。5.2.2.3RTM成型工藝存在的缺乏目前，RTM成型工藝其自身還存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在[11]：1〕樹(shù)脂對(duì)纖維的浸漬不夠理想，制品里存在空隙率較高，干纖維的現(xiàn)象；2〕制品的纖維含量較低，一般為50%；3〕大面積、構(gòu)造復(fù)雜的模具型腔，模塑過(guò)程中樹(shù)脂的流動(dòng)不均衡，不能進(jìn)展預(yù)測(cè)和控制，對(duì)于制造大尺寸復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，模具本錢(qián)高,脫模困難等。5.2.3RTM成型工藝改良RTM已經(jīng)成為一種主要的復(fù)合材料低本錢(qián)制造工藝，近些年獲得了很大的開(kāi)展。針對(duì)傳統(tǒng)RTM工藝制件纖維體積含量低、不能整體成型復(fù)雜構(gòu)件等缺乏，衍生出很多新的RTM工藝，主要有柔性輔助RTM、真空輔助RTM、SCRIMP成型技術(shù)、共注射RTM技術(shù)等。5.2.3.1柔性輔助RTM此工藝主要用來(lái)制造空心構(gòu)造，通過(guò)柔性模對(duì)預(yù)成型體的壓實(shí)作用，制件的纖維體積含量較傳統(tǒng)RTM工藝得到了提高；由于構(gòu)件套合在柔性模上，脫模更為容易[12]。此工藝的原理為：在柔性模上鋪放好干態(tài)的預(yù)成型體，置入剛性的陰模中，把樹(shù)脂注入模腔中并控制柔性模膨脹(或先使柔性模膨脹，然后注射樹(shù)脂)，固化成型，脫模。為了控制柔性模的膨脹，可采取加熱柔性?；蛳蛎荛]的柔性模中充氣的方法。前者可稱(chēng)為熱膨脹軟模輔助RTM工藝，后者為氣囊輔助RTM工藝[13]。(1)熱膨脹軟模輔助RTM工藝將預(yù)成型體鋪放在聚氨酯泡沫、硅橡膠等軟質(zhì)材料上，然后將其置入剛性陰模，利用軟模材料與陰模材料熱膨脹系數(shù)的差異，在模具加熱過(guò)程中，軟模受熱膨脹，對(duì)預(yù)成型體起到擠壓作用，從而提高構(gòu)件的致密性。該工藝由于能夠以較低本錢(qián)整體成型大尺寸復(fù)雜構(gòu)造的復(fù)合材料構(gòu)件，因此受到人們的關(guān)注。如Bender等[14]利用熱膨脹軟模輔助RTM工藝成功成型了部構(gòu)造復(fù)雜的復(fù)合材料艙段構(gòu)件。通過(guò)靜載性能研究說(shuō)明，艙段整體力學(xué)性能優(yōu)異，可滿足航天主承力構(gòu)造件的使用要求。國(guó)學(xué)者采用熱膨脹成型工藝，一次性固化成型制成復(fù)合材料背架構(gòu)件。其工藝過(guò)程為先在鋼質(zhì)陰模鋪放預(yù)浸料，然后在模腔放置膨脹芯模，模具組裝后進(jìn)展加熱固化。鞠金山[16~17]利用軟模成型技術(shù)制備了高精度天線測(cè)量桿，芯模采用熱膨脹硅橡膠，將碳纖維單向布鋪貼于熱膨脹芯模上進(jìn)展加熱加壓成型，最終成型制品為規(guī)那么桿狀構(gòu)件。(2)氣囊輔助RTM工藝氣囊輔助RTM工藝是將預(yù)成型體鋪放在密封的氣囊上，置入模腔，通過(guò)氣囊充壓壓實(shí)預(yù)成型體，使預(yù)成型體貼附在模腔外表賦形。氣囊輔助RTM工藝預(yù)成型體鋪放方便快捷，氣囊壓力容易控制，對(duì)預(yù)成型體壓實(shí)效果顯著。國(guó)外在該方面有較多的研究工作。U．Lehmann等[18]利用氣囊輔助RTM工藝成型了某個(gè)空心構(gòu)件，圖2為其原理圖。由圖可見(jiàn)，預(yù)成型體的外形與最終構(gòu)件的外形并不一樣，預(yù)成型體鋪放在氣囊上，置入模腔后即充壓使得預(yù)成型體貼附在模腔壁上，空心構(gòu)件的外形是靠模腔的壁形狀保證的。圖2氣囊輔助RTM工藝制造空心構(gòu)造原理圖5.2.3.2真空輔助RTM(1)真空輔助RTM工藝原理圖3真空輔助模塑工藝工作原理真空輔助RTM〔VacuumAssistedResinTransferMolding〕其根本方法是使用敞開(kāi)模具成型制品[19]。這里所說(shuō)的敞開(kāi)模具是相對(duì)傳統(tǒng)的RTM的雙層硬質(zhì)閉合模具而言的,VARTM模具只有一層硬質(zhì)模板，纖維增強(qiáng)材料按規(guī)定的尺寸及厚度鋪放在模板上，用真空袋包覆，并密封四周，真空袋采用尼龍或硅樹(shù)脂制成。注射口設(shè)在模具的一端，而出口那么設(shè)在另一端，注射口與圖3真空輔助模塑工藝工作原理(2)真空輔助模塑工藝特點(diǎn)與RTM相比,VARTM的優(yōu)點(diǎn)有：(1)模腔抽真空使壓力減小，增加了使用更輕型模具的可能性，從而使模具的使用壽命更長(zhǎng)、可設(shè)計(jì)性更好；(2)真空袋材料取代了在RTM中的需相配對(duì)的金屬模具；(3)真空也可提高玻璃纖維與樹(shù)脂的比率，使玻璃纖維的含量更高，增加制品的強(qiáng)度[20]；(4)無(wú)論增強(qiáng)材料是編織的還是非編織的，無(wú)論樹(shù)脂類(lèi)型及粘度如何，VARTM都能大大改善模塑過(guò)程中纖維的浸潤(rùn)性，使樹(shù)脂和纖維的結(jié)合界面更完美,提高制品的質(zhì)量；(5)用VARTM工藝可使直徑38.11mm的致密預(yù)成型坯的纖維體積含量為16%~68%,累計(jì)孔隙率為1.7%，而普通的預(yù)浸料的孔隙率為5%~7%[21]。雖然VARTM工藝以上的優(yōu)點(diǎn)可提高制品的成品率和力學(xué)性能，但是VARTM的缺點(diǎn)是：與高壓成型相比，纖維含量低。隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展和國(guó)外各科研單位和生產(chǎn)廠家對(duì)真空輔助RTM工藝的重視程度及認(rèn)識(shí)程度不斷加深，近十幾年來(lái)，國(guó)外許多學(xué)者對(duì)真空輔助RTM成型工藝中缺陷的形成及消除進(jìn)展了深入細(xì)致的研究。5.2.3.3SCRIMP成型技術(shù)SCRIMP〔SeemanpositesResinInfusionMoldingProcess〕是一種比擬新穎的復(fù)合材料成型工藝，以既經(jīng)濟(jì)又平安的方法生產(chǎn)高品質(zhì)的大型制品見(jiàn)長(zhǎng)，近年來(lái)在國(guó)外有關(guān)資料中時(shí)有報(bào)道。SCRIMP成型技術(shù)是一種新型的真空輔助注射技術(shù)(VARTM),是一種低本錢(qián)制造技術(shù)(復(fù)合材料制造本錢(qián)占總本錢(qián)的60~70%)。自80年代末開(kāi)發(fā)出來(lái)，在航空、航天、船舶、根底構(gòu)造工程、交通、防御工程等應(yīng)用領(lǐng)域得到了人們的普遍關(guān)注。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)展，目前該工藝已由研究開(kāi)發(fā)階段逐步進(jìn)入規(guī)?；墓こ虘?yīng)用[22~23]。(1)SCRIMP成型技術(shù)原理SCRIMP工藝同RTM類(lèi)似,也是采用干織物或芯層材料作預(yù)成型；與RTM不同之處在于它只需一半模具和一個(gè)彈性真空袋。事先將一層或幾層纖維織物或芯層輔放在模具里面。真空袋一般采用尼龍或抗撕裂、延伸性能好的硅橡膠材料，在模具上形成封閉的腔，真空袋上有一個(gè)或幾個(gè)真空出口。模具上有一個(gè)或幾個(gè)樹(shù)脂注入口，樹(shù)脂通過(guò)注入口注入到增強(qiáng)材料中。在高真空度下，增強(qiáng)材料被壓實(shí)同時(shí)吸入樹(shù)脂。SCRIMP的專(zhuān)利關(guān)鍵在于真空袋下面的分散介質(zhì)層，它是一種針織網(wǎng)狀織物，含有互相交織的樹(shù)脂分布通道。小于大氣壓的壓力通過(guò)彈性真空袋作用在鋪層材料上，在樹(shù)脂注入前將玻纖壓實(shí)，降低空隙率，纖維樹(shù)脂重量比可達(dá)70/30。在Seeman工藝中還有一可透過(guò)樹(shù)脂的剝離層，鋪在分散介質(zhì)層和制品之間，在制品固化成型后，剝離層連同多余的樹(shù)脂一起揭掉，在靠近模具面，得到外表效果理想的大型制品。SCRIMP復(fù)合材料生產(chǎn)工藝步驟：(1)單面模具外表涂脫模劑；(2)鋪放干織物和芯層；(3)鋪放分散介質(zhì)層；(4)用真空袋密封；(5)注入樹(shù)脂同時(shí)抽真空；(6)室溫固化或放入烘房。(2)SCRIMP成型技術(shù)特點(diǎn)[24]a)SCRIMP是一閉合式系統(tǒng)，操作人員同苯乙烯隔離并且也不需要接觸其它有機(jī)材料。b)纖維層在高真空度下被壓實(shí)、孔隙率極低，纖維與樹(shù)脂重量比可達(dá)70/30。又加上有分散介質(zhì)層的存在，使樹(shù)脂快速而均勻地滲透到纖維層，控制手段比手糊更為嚴(yán)密，從而使質(zhì)品滿足強(qiáng)度要求，重復(fù)性好、質(zhì)量可靠。c)一般來(lái)說(shuō)，SCRIMP制品越大，經(jīng)濟(jì)性越可觀。生產(chǎn)大型RTM制品，模具費(fèi)用及注射設(shè)備費(fèi)用相當(dāng)高,而同樣尺寸的SCRIMP模具費(fèi)用卻與手糊相當(dāng)，而且不需要注射設(shè)備，同時(shí)勞動(dòng)力費(fèi)用比手糊法降低50%。d)由于精心設(shè)置的樹(shù)脂分配系統(tǒng)，使樹(shù)脂膠液先迅速在長(zhǎng)度方向上充分流動(dòng)填充，然后在真空壓力驅(qū)動(dòng)下在厚度方向緩慢浸潤(rùn)，改善了浸漬效果，減少了缺陷發(fā)生。5.2.3.4共注射RTM技術(shù)美國(guó)特拉華大學(xué)復(fù)合材料中心的JohnW.GillespieJr等[25]人提出了一種改良型的RTM工藝——共注射RTM〔Co-injectionResinTransferMolding，簡(jiǎn)稱(chēng)CIRTM〕，可以讓兩種以上的樹(shù)脂能同時(shí)注入模具中以浸漬纖維預(yù)成型體，用于制備多功能層復(fù)合材料構(gòu)造。(1)共注射RTM工藝原理圖4共注射RTM成型工藝示意圖如上圖4所示為共注射RTM制備一體化復(fù)合材料的工藝示意圖，與普通RTM不同的是，共注射RTM工藝是由兩套R(shí)TM注射系統(tǒng)分別將兩種不同種類(lèi)的樹(shù)脂同時(shí)注入預(yù)先鋪設(shè)好預(yù)成型體并抽真空的模具中[26]?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)兩套注射系統(tǒng)的注射壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種膠液在模腔中同步浸潤(rùn)各自不同的纖維增強(qiáng)體，充模完成后進(jìn)展共固化操作。(2)共注射RTM工藝特點(diǎn)共注射RTM在制備不同樹(shù)脂體系的多層復(fù)合材料構(gòu)造上具有顯著優(yōu)勢(shì)。但是當(dāng)兩種樹(shù)脂注射條件和固化條件相差較大時(shí)，共注射及共固化條件確實(shí)定仍是難題。JohnW.GillespieJr的研究小組首先通過(guò)數(shù)值分析和有限元模擬的方法對(duì)共注射工藝過(guò)程中兩種樹(shù)脂橫向流動(dòng)機(jī)理進(jìn)展了研究[27]，并且對(duì)樹(shù)脂在浸漬過(guò)程中的橫向流動(dòng)進(jìn)展了定量分析。研究結(jié)果說(shuō)明，如果采用CIRTM工藝制備大尺寸構(gòu)件或樹(shù)脂的粘度相差很大時(shí)，兩種功能層預(yù)成型體之間應(yīng)該需要一個(gè)完全不可滲透的隔層。5.2.4影響RTM成型工藝的因素RTM成功的關(guān)鍵是正確地分析、確定和控制工藝參數(shù)。主要工藝參數(shù)有注膠壓力、注膠溫度、注膠速度等。這些參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。5.2.4.1注膠壓力的影響壓力是影響RTM工藝過(guò)程的主要參數(shù)之一[28]。壓力的上下決定模具的材料要求和構(gòu)造設(shè)計(jì)，高的壓力需要高強(qiáng)度、高剛度的模具和大的合模力。如果高的注膠壓力與低的模具剛度結(jié)合，制造出的制件就要超差。RTM工藝希望的是在較低壓力下完成樹(shù)脂壓注。為降低壓力，可采取以下措施：降低樹(shù)脂粘度；適當(dāng)?shù)哪＞咦⒛z口和排氣口設(shè)計(jì)；適當(dāng)?shù)睦w維排布設(shè)計(jì)；降低注膠速度。5.2.4.2注膠速度的影響注膠速度同樣也是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。注膠速度取決于樹(shù)脂對(duì)纖維的潤(rùn)濕性和樹(shù)脂的外表力及粘度，受樹(shù)脂的活性期、壓注設(shè)備的能力、模具剛度、制件的尺寸和纖維含量的制約。人們希望獲得高的注膠速度，以提高生產(chǎn)效率。從氣泡排出的角度，也希望提高樹(shù)脂的流動(dòng)速度，但不希望速度的提高會(huì)伴隨壓力的升高。另外，充模的快慢與RTM的質(zhì)量影響也是不可忽略的重要因素。纖維與樹(shù)脂的結(jié)合除了需要用偶聯(lián)劑預(yù)處理以加強(qiáng)樹(shù)脂與纖維的化學(xué)結(jié)合力外，還需要有良好的樹(shù)脂與纖維結(jié)合嚴(yán)密性[29]。這通常與充模時(shí)樹(shù)脂的微觀流動(dòng)有關(guān)。現(xiàn)在，有關(guān)研究人員用充模時(shí)的宏觀流動(dòng)來(lái)預(yù)測(cè)允模時(shí)產(chǎn)生夾雜氣泡、熔接痕甚至充不滿模等缺陷。用微觀流動(dòng)來(lái)估計(jì)樹(shù)脂與纖維之間的浸漬和存在于微觀纖維之間的微量氣體的排除量(通常用電子顯微鏡才能檢測(cè))。由于樹(shù)脂對(duì)纖維的完全浸漬需要一定的時(shí)間和壓力，較慢的充模壓力和一定的充模反壓有助于改善RTM的微觀流動(dòng)狀況。但是，充模時(shí)間增加降低了RTM的效率。所以，這一對(duì)矛盾也是目前的研究熱點(diǎn)。5.2.4.3注膠溫度的影響注膠溫度取決于樹(shù)脂體系的活性期和最小粘度的溫度。在不至太大縮短樹(shù)脂凝膠時(shí)間的前提下，為了使樹(shù)脂在最小的壓力下使纖維獲得充足的浸潤(rùn)，注膠溫度應(yīng)盡量接近最小樹(shù)脂粘度的溫度。過(guò)高的溫度會(huì)縮短樹(shù)脂的工作期：過(guò)低的溫度會(huì)使樹(shù)脂粘度增大，而使壓力升高，也阻礙了樹(shù)脂正常滲入纖維的能力。較高的溫度會(huì)使樹(shù)脂表而力降低，使纖維床中的空氣受熱上升，因而有利于氣泡的排出。5.2.5RTM成型工藝的應(yīng)用目前RTM的應(yīng)用已覆蓋了建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等各領(lǐng)域。5.2.5.1航空航天領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域?qū)?shù)脂基復(fù)合材料的要求較高，如:耐熱性高、力學(xué)性能優(yōu)異、制件精度高、性能分散性小。要到達(dá)如此高的要求用傳統(tǒng)的成型工藝雖能實(shí)現(xiàn)，但制品的本錢(qián)較高，生產(chǎn)效率低。而RTM技術(shù)制造高性能復(fù)合材料的方面具有明顯的優(yōu)越性。Dauglas公司在NASAACT(美國(guó)國(guó)家航空與航天局咨詢中心)合同的資助下，開(kāi)展了使用RTM制造機(jī)身與機(jī)翼構(gòu)造的研究工作。制造出了1.2m×1.8m,并帶有6根50mm高、6mm厚的增強(qiáng)筋壁板。同時(shí)Douglas公可已用RTM/增強(qiáng)材料縫合物研制了大型運(yùn)輸機(jī)機(jī)身蒙皮[30]。RTM的另一個(gè)重要的應(yīng)用是制造高性能雷達(dá)罩[31]。它具有構(gòu)造均勻、致密、空隙率低、外表光滑、尺寸精度及準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，從而為雷達(dá)罩具有優(yōu)良的介電性能提供了可靠的保證。航空工業(yè)總公司637研究所用RTM工藝已制成了幾種戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩，主要有：殲-10戰(zhàn)斗機(jī)、米格-21戰(zhàn)斗機(jī)、殲-8戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩等。5.2.5.2汽車(chē)與衛(wèi)生用品RTM工藝在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用是非常廣泛。Tooling化學(xué)公司制造的汽車(chē)底盤(pán)保護(hù)板;豐田新4WD雪暴車(chē)的車(chē)頂和后側(cè)部，每臺(tái)采用了37kg的RTM成型件;大和運(yùn)輸?shù)恼北阌脦截涇?chē)的前箱蓋(寬1.7m，約10kg)和頭燈罩(3.5kg);北關(guān)工業(yè)使用CF/AF混織布成型汽車(chē)用的后穩(wěn)定氣翼和后支柱，卡車(chē)用導(dǎo)風(fēng)板;日本的中國(guó)工業(yè)公司，整體成型安裝用筋和凸臺(tái)的汽車(chē)用前檔泥板;英國(guó)的Plaxton汽車(chē)廠，Excaliburh和Premiere兩種新型汽車(chē)的下側(cè)面板，前后蓋以及儲(chǔ)物箱門(mén).都是用RTM工藝制造的[32]。5.2.5.3其他方面RTM工藝制造的復(fù)合材料的應(yīng)用覆蓋了許多領(lǐng)域，美國(guó)Addax利用碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂制造了工業(yè)水冷卻塔驅(qū)動(dòng)軸的旋翼葉和CAT掃描儀底盤(pán)板。Poiycycle公司將環(huán)氧樹(shù)脂用于與單向S-2G玻璃纖維復(fù)合的碳纖維編織管和芳綸纖維編織的套管，從而制成了0.56m的自行車(chē)手柄。大榮產(chǎn)業(yè)的NTT的共用亭的屋頂；地下探查機(jī)機(jī)殼和蓄電池殼體；電桿上變壓器的殼體；三菱電機(jī)用VARI法成型微波中繼補(bǔ)償天線的開(kāi)口直徑3m的主反射鏡；稚馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)公司成型了高爾夫手推車(chē)車(chē)體(20kg)，采用加熱電鑄模具的快速成型法，一件的周期為30min。北關(guān)工業(yè)使用CF/AF混織布成型的風(fēng)力發(fā)電Wells渦輪葉片。5.2.6前景展望近些年來(lái)RTM技術(shù)得到長(zhǎng)足開(kāi)展。TRM技術(shù)主要涉及材料學(xué)、流體力學(xué)、化學(xué)流變學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真模擬及實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)等諸多穿插學(xué)科，是當(dāng)前國(guó)際復(fù)合材料最活潑的研究領(lǐng)域之一?？v觀國(guó)外RTM的研究開(kāi)展動(dòng)態(tài)，RTM技術(shù)的研究方向主要包括:低粘度高性能樹(shù)脂體系的制備及其化學(xué)動(dòng)力學(xué)和流變特性、纖維預(yù)成型體的制備及滲透特性、成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)、成型過(guò)程的在線監(jiān)控、模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)[33]、新型工藝設(shè)備的開(kāi)發(fā)等。5.3纏繞成型技術(shù)與特點(diǎn)纏繞成型是在控制纖維力和預(yù)定線型的條件下，將連續(xù)的纖維粗紗或布帶浸漬樹(shù)脂膠液后連續(xù)地纏繞在相應(yīng)于制品腔尺寸的芯?；蛞r上，然后在室溫或加熱的條件下使之固化成型制成一定形狀制品的方法。纏繞成型工藝：纏繞的工藝過(guò)程一般包括芯模和襯的制造、樹(shù)脂膠液的配制、纖維熱處理和烘干、浸膠、膠紗烘干、在一定力下進(jìn)展纏繞、固化、檢驗(yàn)、加工成制品等工序。影響纏繞制品性能的主要工藝參數(shù)有纖維的浸膠、膠液含量及分布、膠紗烘干、纏繞力、紗片纏繞位置、固化制度、纏繞速度、環(huán)境溫度等，這些因素多半嚴(yán)密地聯(lián)系在一起。合理的選擇工藝參數(shù)是充分發(fā)揮原料的特性、制造高質(zhì)量的纏繞制品的重要環(huán)節(jié)。纖維浸膠：含膠量上下直接關(guān)系到制品的重量和厚度。含膠量過(guò)高，制品的強(qiáng)度降低，成型和固化時(shí)流膠嚴(yán)重；含膠量過(guò)低，制品孔隙率增加，氣密性、耐老化性、剪切強(qiáng)度均下降。纏繞力：力的大小、各纖維束之間力的均勻性以及各纏繞層之間纖維力的均勻性，對(duì)制品的質(zhì)量影響極大、適宜的纏繞力可以使樹(shù)脂產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而提高樹(shù)脂抵抗開(kāi)裂的能力。各纖維束之間如果力不勻，當(dāng)承受載荷時(shí)，纖維會(huì)被各個(gè)擊破，使總體強(qiáng)度的發(fā)揮大受影響。為使制品各纏繞層在力作用下不出現(xiàn)松外緊現(xiàn)象，應(yīng)使纏繞力有規(guī)律的遞減，以保證各層都有一樣的初始應(yīng)力。纏繞力將直接影響制品的密實(shí)程度和空隙率，且對(duì)纖維浸漬質(zhì)量和制品的含膠量影響很大。纏繞速度：纏繞速度是指紗線速度應(yīng)控制在一定的圍之。速度過(guò)小那么生產(chǎn)效率低，速度過(guò)快那么樹(shù)脂容易濺灑、膠液浸不透或雜質(zhì)易吸入。固化制度：固化制度是指保證樹(shù)脂充分固化的重要條件，直接影響制品的物理力學(xué)性能。固化制度包括加熱的溫度圍、升溫速度、恒溫溫度及時(shí)間、降溫冷卻等。要根據(jù)制品的不同性能要求采用不同的固化制度，且不同的樹(shù)脂系統(tǒng)，固化制度也不一樣，一般都要根據(jù)樹(shù)脂的配方、制品性能要求以及制品的形狀、尺寸及構(gòu)造情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定合理的固化制度。根據(jù)纖維纏繞成型時(shí)樹(shù)脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種?！?〕干法纏繞干法纏繞是采用經(jīng)過(guò)預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預(yù)浸紗〔或帶〕是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)，能?chē)?yán)格控制樹(shù)脂含量〔準(zhǔn)確到2%以〕和預(yù)浸紗質(zhì)量。因此，干法纏繞能夠準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品質(zhì)量。干法纏繞工藝的最大特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100～200m/min，纏繞機(jī)清潔，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，產(chǎn)品質(zhì)量高。其缺點(diǎn)是纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，故投資較大此外，干法纏繞制品的層間剪切強(qiáng)度較低。濕法纏繞濕法纏繞是將纖維集束〔紗式帶〕浸膠后，在力控制下直接纏繞到芯模上。濕法纏繞的優(yōu)點(diǎn)為：①本錢(qián)比干法纏繞低40%；②產(chǎn)品氣密性好，因?yàn)槔p繞力使多余的樹(shù)脂膠液將氣泡擠出，并填滿空隙；③纖維排列平行度好；④濕法纏繞時(shí)，纖維上的樹(shù)脂膠液，可減少纖維磨損；⑤生產(chǎn)效率高〔達(dá)200m/min〕。濕法纏繞的缺點(diǎn)為：①樹(shù)脂浪費(fèi)大，操作環(huán)境差；②含膠量及成品質(zhì)量不易控制；③可供濕法纏繞的樹(shù)脂品種較少。半干法纏繞半干法纏繞是纖維浸膠后，到纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設(shè)備，將浸膠紗中的溶劑除去，與干法相比，省卻了預(yù)浸膠工序和設(shè)備；與濕法相比，可使制品中的氣泡含量降低。三種纏繞方法中，以濕法纏繞應(yīng)用最為普遍；干法纏繞僅用于高性能、高精度的尖端技術(shù)領(lǐng)域。纏繞成型的優(yōu)缺點(diǎn)：纖維纏繞成型制品除了具有一般復(fù)合材料制品的優(yōu)點(diǎn)之外，還有其他成型工藝所沒(méi)有的特點(diǎn)?！?〕比強(qiáng)度高纏繞成型玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比強(qiáng)度比剛高三倍，比鈦高四倍、這是由于纏繞制品所采用的增強(qiáng)材料是連續(xù)玻璃纖維，其拉伸強(qiáng)度很高。甚至高于合金鋼。同時(shí)纖維的直徑很細(xì)，因此使得連續(xù)纖維外表上的微裂紋的尺寸和數(shù)量較少，從而減少了應(yīng)力集中，使得連續(xù)纖維具有較高的強(qiáng)度。此外，連續(xù)纖維特別是無(wú)捻粗紗3由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)紡織工序，其強(qiáng)度損失大大減少。〔2〕防止了布紋交織點(diǎn)與短切纖維末端的應(yīng)力集中復(fù)合材料順纖維方向的拉伸強(qiáng)度的大小主要由纖維的含量和纖維的強(qiáng)度來(lái)決定的。在復(fù)合材料制品中，增強(qiáng)纖維是主要的承載物、而樹(shù)脂是支撐和保護(hù)纖維，并在纖維間起著分布和傳遞載荷的作用。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在玻璃纖維兩端產(chǎn)生的拉應(yīng)力為零，向纖維部那么逐漸增加，應(yīng)力曲線平滑連續(xù)。就纖維與樹(shù)脂之間的剪切應(yīng)力而言，纖維的兩端最大，中間區(qū)域?yàn)榱恪Ｒ虼?，采用短切纖維做增強(qiáng)材料的復(fù)合材料制品強(qiáng)度，均低于纖維纏繞成型復(fù)合材料制品?！?〕可使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度構(gòu)造纖維纏繞成型可使產(chǎn)品構(gòu)造在不同方向的強(qiáng)度比最正確。也就是說(shuō)，在纖維纏繞構(gòu)造的任何方向上，均可使設(shè)計(jì)的制品的材料強(qiáng)度與該制品材料實(shí)際承受的強(qiáng)度根本一致，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度構(gòu)造。目前，纏繞成型工藝是各種復(fù)合材料成型方法中機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的一種。該工藝采用的增強(qiáng)材料大多是連續(xù)纖維——無(wú)捻粗紗和無(wú)緯帶材料，減少了纖維布、氈等的紡織及加工費(fèi)用，因此相對(duì)降低了復(fù)合材料的本錢(qián)。但是纏繞成型存在以下缺點(diǎn)。在纏繞特別是濕法纏繞過(guò)程中易形成氣泡，造成制品空隙過(guò)多，從而會(huì)降低層間剪切強(qiáng)度并降低壓縮強(qiáng)度和抗失穩(wěn)能力。因此，要求在生產(chǎn)過(guò)程中，盡量采用活性較強(qiáng)的稀釋劑、控制膠液黏度，改善纖維的浸潤(rùn)性及適當(dāng)增大纖維力等措施，以便減少氣孔和空隙率。纏繞復(fù)合材料制品開(kāi)孔周?chē)鷳?yīng)力集中程度高。作為一個(gè)纏繞制品，為了連接配件而開(kāi)口進(jìn)展的切割、鉆孔或開(kāi)槽等都會(huì)降低纏繞構(gòu)造的強(qiáng)度。因此，這就要求設(shè)計(jì)合理，制品完全固化后盡量防止切割、鉆孔等破壞性的加工。纏繞過(guò)程中纖維的力控制要適度，紗帶寬及搭接尺寸要嚴(yán)格控制。且必須排布均勻，否那么會(huì)造成復(fù)合材料制品中纖維的初始應(yīng)力不勻，外松緊不等，產(chǎn)品強(qiáng)度受到影響?！?〕制品形狀有局限性。纏繞制品多為圓柱體、球體及某些正曲率盤(pán)旋體，如管、罐、橢圓運(yùn)輸罐等。1.原材料纏繞成型的原材料主要是纖維增強(qiáng)材料、樹(shù)脂和填料?！?〕增強(qiáng)材料纏繞成型用的增強(qiáng)材料，主要是各種纖維紗：如無(wú)堿玻璃纖維紗，中堿玻璃纖維紗，碳纖維紗，高強(qiáng)玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及外表氈等?！?〕樹(shù)脂基體樹(shù)脂基體是指樹(shù)脂和固化劑組成的膠液體系。纏繞制品的耐熱性，耐化學(xué)腐蝕性及耐自然老化性主要取決于樹(shù)脂性能，同時(shí)對(duì)工藝性、力學(xué)性能也有很大影響。纏繞成型常用樹(shù)脂主要是不飽和聚酯樹(shù)脂，也有時(shí)用環(huán)氧樹(shù)脂和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂等。對(duì)于一般民用制品如管、罐等，多采用不飽和聚酯樹(shù)脂。對(duì)力學(xué)性能的壓縮強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度要求高的纏繞制品，那么可選用環(huán)氧樹(shù)脂。航天航空制品多采用具有高斷裂韌性與耐濕性能好的雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂?！?〕填料填料種類(lèi)很多，參加后能改善樹(shù)脂基體的某些功能，如提高耐磨性，增加阻燃性和降低收縮率等。在膠液中參加空心玻璃微珠，可提高制品的剛性，減小密度降低本錢(qián)等。在生產(chǎn)大口徑地埋管道時(shí)，常參加30%石英砂，借以提高產(chǎn)品的剛性和降低本錢(qián)。為了提高填料和樹(shù)脂之間的粘接強(qiáng)度，填料要保證清潔和外表活性處理。2.芯模成型中空制品的模稱(chēng)芯模。一般情況下，纏繞制品固化后，芯模要從制品脫出。芯模設(shè)計(jì)的根本要求①要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受制品成型加工過(guò)程中施加于芯模的各種載荷，如自重、制品重，纏繞力，固化應(yīng)力，二次加工時(shí)的切削力等；②能滿足制品形狀和尺寸精度要求，如形狀尺寸，同心度、橢圓度、錐度〔脫?！?，外表光潔度和平整度等；③保證產(chǎn)品固化后，能順利從制品中脫出；④制造簡(jiǎn)單，造價(jià)廉價(jià)，取材方便。芯模材料纏繞成型芯模材料分兩類(lèi)：熔、溶性材料和組裝式材料。熔、溶性材料是指石蠟，水溶性聚乙烯醇型砂，低熔點(diǎn)金屬等，這類(lèi)材料可用澆鑄法制成空心或?qū)嵭男灸＃破防p繞成型后，從開(kāi)口處通入熱水或高壓蒸汽，使其溶、熔，從制品中流出，流出的溶體，冷卻后重復(fù)使用。組裝式芯模材料常用的有鋁、鋼、夾層構(gòu)造、木材及石膏等。另外還有襯材料，襯材料是制品的組成局部，固化后不從制品中取出，襯材料的作用主要是防腐和密封，當(dāng)然也可以起到芯模作用，屬于這類(lèi)材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合金等。3.纏繞機(jī)纏繞機(jī)是實(shí)現(xiàn)纏繞成型工藝的主要設(shè)備，對(duì)纏繞機(jī)的要：①能夠?qū)崿F(xiàn)制品設(shè)計(jì)的纏繞規(guī)律和排紗準(zhǔn)確；②操作簡(jiǎn)便；③生產(chǎn)效率高；④設(shè)備本錢(qián)低。纏繞機(jī)主要由芯模驅(qū)動(dòng)和繞絲嘴驅(qū)動(dòng)兩大局部組成。為了消除繞絲嘴反向運(yùn)動(dòng)時(shí)纖維松線，保持力穩(wěn)定及在封頭或錐形纏繞制品紗帶布置準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)小纏繞角〔0°～15°〕纏繞，在纏繞機(jī)上設(shè)計(jì)有垂直芯軸方向的橫向進(jìn)給〔伸臂〕機(jī)構(gòu)。為防止繞絲嘴反向運(yùn)動(dòng)時(shí)紗帶轉(zhuǎn)擰，伸臂上設(shè)有能使繞絲嘴翻志的機(jī)構(gòu)。我國(guó)60年代研制成功鏈條式纏繞機(jī)，70年代引進(jìn)德國(guó)WE-250數(shù)控纏繞機(jī)，改良后實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，80年代后我國(guó)引進(jìn)了各種型式纏繞機(jī)40多臺(tái)，經(jīng)過(guò)改良后，自己設(shè)計(jì)制造成功微機(jī)控制纏繞機(jī)，并進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。機(jī)械式纏繞機(jī)類(lèi)型〔1〕繞臂式平面纏繞機(jī)其特點(diǎn)是繞臂〔裝有繞絲嘴〕圍繞芯模做均勻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，繞臂〔即繞絲嘴〕每轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度。此小角度對(duì)應(yīng)纏繞容器上一個(gè)紗片寬度，保證紗片在芯模上一個(gè)緊挨一個(gè)地布滿容器外表。芯?？焖傩D(zhuǎn)時(shí)，繞絲嘴沿垂直地面方向緩慢地上下移動(dòng)，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)環(huán)向纏繞，使用這種纏繞機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，芯模受力均勻，機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，排線均勻，適用于干法纏繞中小型短粗筒形容器?！?〕滾翻式纏繞機(jī)這種纏繞機(jī)的芯模由兩個(gè)搖支承，纏繞時(shí)芯模自身軸旋轉(zhuǎn)，兩臂同步旋轉(zhuǎn)使芯模翻滾一周，芯模自轉(zhuǎn)一個(gè)與紗片寬相適應(yīng)的角度，而纖維紗由固定的伸臂供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)平面纏繞，環(huán)向纏繞由附加裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于滾翻動(dòng)作機(jī)構(gòu)不宜過(guò)大，故此類(lèi)纏繞機(jī)只適用于小型制品，且使用不廣泛?！?〕臥式纏繞機(jī)這種纏繞機(jī)是由鏈條帶動(dòng)小車(chē)〔繞絲嘴〕作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在封頭端有瞬時(shí)停歇，芯模繞自身軸作等速旋轉(zhuǎn)，調(diào)整兩者速度可以實(shí)現(xiàn)平面纏繞、環(huán)向纏繞和螺旋纏繞，這種纏繞機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，用途廣泛，適宜于纏繞細(xì)長(zhǎng)的管和容器?！?〕軌道式纏繞機(jī)軌道式纏繞機(jī)分立式和臥式兩種。紗團(tuán)、膠槽和繞絲嘴均裝在小車(chē)上，當(dāng)小車(chē)沿環(huán)形軌道繞芯模一周時(shí)，芯模自身轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)紗片寬度，芯模軸線和水平面的夾角為平面纏繞角α。從而形成平面纏繞型，調(diào)整芯模和小車(chē)的速度可以實(shí)現(xiàn)環(huán)向纏繞和螺旋纏繞。軌道式纏繞機(jī)適合于生產(chǎn)大型制品?！?〕行星式纏繞機(jī)芯軸和水平面傾斜成α角〔即纏繞角〕。纏繞成型時(shí)，芯模作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，繞絲嘴固定不動(dòng)。調(diào)整芯模自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度可以完成平面纏繞、環(huán)向纏繞和螺旋纏繞。芯模公轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種纏繞機(jī)適合于生產(chǎn)小型制品?！?〕球形纏繞機(jī)球形纏繞機(jī)有4個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，球形纏繞機(jī)的繞絲嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，芯模旋轉(zhuǎn)和芯模偏擺，根本上和搖臂式纏繞機(jī)一樣，第四個(gè)軸運(yùn)動(dòng)是利用繞絲嘴步進(jìn)實(shí)現(xiàn)紗片纏繞，減少極孔外纖維堆積，提高容器臂厚的均勻性。芯模和繞絲嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，使纖維布滿球體外表。芯模軸偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以改變纏繞極孔尺寸和調(diào)節(jié)纏繞角，滿足制品受力要求?！?〕電纜式縱環(huán)向纏繞機(jī)縱環(huán)向電纜式纏繞機(jī)適用于生產(chǎn)無(wú)封頭的筒形容器和各種管道。裝有縱向紗團(tuán)的轉(zhuǎn)環(huán)與芯模同步旋轉(zhuǎn)，并可沿芯模軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成縱向紗鋪放，環(huán)向紗裝在轉(zhuǎn)環(huán)兩邊的小車(chē)上，當(dāng)芯模轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)沿芯模軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成環(huán)向紗纏繞。根據(jù)管道受力情況，可以任意調(diào)整縱環(huán)向紗數(shù)量比例。〔8〕新型纏管機(jī)新型纏管機(jī)與現(xiàn)行纏繞機(jī)的區(qū)別在于，它是靠管芯自轉(zhuǎn)，并同時(shí)能沿管長(zhǎng)方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成纏繞過(guò)程。這種新型纏繞機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，繞絲嘴固定，為工人處理斷頭、毛絲以及看管帶來(lái)很大方便；多路進(jìn)紗可實(shí)現(xiàn)大容量進(jìn)絲纏繞，纏繞速度快，布絲均勻，有利于提高產(chǎn)品重量和產(chǎn)量。纏繞成型的應(yīng)用：由于纏繞成型制品的強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、隔熱耐腐蝕、良好的工藝性和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化、綜合性能比其他方法成型的復(fù)合材料制品優(yōu)異，并可制成多種產(chǎn)品，因此得到大量應(yīng)用?！?〕壓力容器壓力容器有受壓容器和受外壓容器兩種。目前壓力容器應(yīng)用廣泛，如宇航、火箭、飛機(jī)、艦艇等運(yùn)載工具及醫(yī)療等方面均有應(yīng)用?！?〕化工管道用于輸送石油、水、天然氣、化工流體介質(zhì)等，它可局部代替不銹鋼，具有質(zhì)輕高強(qiáng)、防腐耐久、方便等優(yōu)點(diǎn)?！?〕貯罐槽車(chē)各種用以運(yùn)輸或者貯存酸、堿、鹽、油介質(zhì)的貯罐、槽車(chē)，具有耐腐蝕性好，重量輕、成型方便等優(yōu)點(diǎn)?！?〕軍工制品纏繞成型可生產(chǎn)高性能、準(zhǔn)確纏繞的構(gòu)造，因此在軍工領(lǐng)域有重要作用，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭發(fā)射管、雷達(dá)罩、魚(yú)雷發(fā)射管等。纖維制品在航空航天等方面的應(yīng)用，最重要的制品是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體。5.4拉擠成型技術(shù)與特點(diǎn)拉擠成型工藝是將浸漬樹(shù)脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過(guò)擠壓模具成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長(zhǎng)度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實(shí)體型材〔工字形、槽形、方形型材〕和空腹型材〔門(mén)窗型材、葉片等〕等。拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點(diǎn)是：①生產(chǎn)過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，生產(chǎn)效率高；②拉擠成型制品中纖維含量可高達(dá)80%，浸膠在力下進(jìn)展，能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用，產(chǎn)品強(qiáng)度高；③制品縱、橫向強(qiáng)度可任意調(diào)整，可以滿足不同力學(xué)性能制品的使用要求；④生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)邊角廢料，產(chǎn)品不需后加工，故較其它工藝省工，省原料，省能耗；⑤制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，長(zhǎng)度可任意切斷。拉擠成型工藝的缺點(diǎn)是產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材，而且橫向強(qiáng)度不高?！?〕拉擠工藝用原材料①樹(shù)脂基體在拉擠工藝中，應(yīng)用最多的是不飽和聚酯樹(shù)脂，約占本工藝樹(shù)脂用量的90以上，另外還有環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、熱固性甲基丙烯酸樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、阻燃性樹(shù)脂等。②增強(qiáng)材料拉擠工藝用的增強(qiáng)材料，主要是玻璃纖維及其制品，如無(wú)捻粗紗、連續(xù)纖維氈等。為了滿足制品的特殊性能要求，可以選用芳綸纖維、碳纖維及金屬纖維等。不管是哪種纖維，用于拉擠工藝時(shí)，其外表都必須經(jīng)過(guò)處理，使之與樹(shù)脂基體能很好的粘接。③輔助材料拉擠工藝的輔助材料主要有脫模劑和填料?！?〕拉擠成型模具模具是拉擠成型技術(shù)的重要工具，一般由預(yù)成型模和成型模兩局部組成。①預(yù)成型模具在拉擠成型過(guò)程中，增強(qiáng)材料浸漬樹(shù)脂后〔或被浸漬的同時(shí)〕，在進(jìn)入成型模具前，必須經(jīng)過(guò)由一組導(dǎo)紗元件組成的預(yù)成型模具，預(yù)成型模的作用是將浸膠后的增強(qiáng)材料，按照型材斷面配置形式，逐步形成近似成型?？匦螤詈统叽绲念A(yù)成型體，然后進(jìn)入成型模，這樣可以保證制品斷面含紗量均勻。②成型模具成型模具橫截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應(yīng)大于或等于10，以保證模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。拉擠模具長(zhǎng)度是根據(jù)成型過(guò)程中牽引速度和樹(shù)脂凝膠固化速度決定，以保證制品拉出時(shí)到達(dá)脫模固化程度。一般采用鋼鍍鉻，模腔外表要求光潔，耐磨，借以減少拉擠成型是的摩擦阻力和提高模具的使用壽命?！?〕拉擠成型工藝?yán)瓟D成型工藝過(guò)程是由送紗、浸膠、預(yù)成型、固化定型、牽引、切斷等工序組成。無(wú)捻粗紗從紗架引出后，經(jīng)過(guò)排紗器進(jìn)入浸膠槽浸透樹(shù)脂膠液，然后進(jìn)入預(yù)成型模，將多余樹(shù)脂和氣泡排出，再進(jìn)入成型模凝膠、固化。固化后的制品由牽引機(jī)連續(xù)不斷地從模具拔出，最后由切斷機(jī)定長(zhǎng)切斷。在成型過(guò)程中，每道工序都可以有不同方法：如送紗工序，可以增加連續(xù)纖維氈，環(huán)向纏繞紗或用三向織物以提高制品橫向強(qiáng)度；牽引工序可以是履帶式牽引機(jī)，也可以用機(jī)械手；固化方式可以是模固化，也可以用加熱爐固化；加熱方式可以是高頻電加熱，也可以用熔融金屬〔低熔點(diǎn)金屬〕等。〔4〕其它拉擠成型工藝?yán)瓟D成型工藝除立式和臥式機(jī)組外，尚有彎曲形制品拉擠成型工藝，反響注射拉擠工藝和含填料的拉擠工藝等。5.5片狀、團(tuán)狀模塑料成型技術(shù)與特點(diǎn)模壓成型工藝是復(fù)合材料生產(chǎn)中最古老而又富有無(wú)限活力的一種成型方法。它是將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料參加金屬對(duì)模，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。模壓成型工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn)；②產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；③外表光潔，無(wú)需二次修飾；④能一次成型構(gòu)造復(fù)雜的制品；⑤因?yàn)榕可a(chǎn)，價(jià)格相對(duì)低廉。模壓成型的缺乏之處在于模具制造復(fù)雜，投資較大，加上受壓機(jī)限制，最適合于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品。隨著金屬加工技術(shù)、壓機(jī)制造水平及合成樹(shù)脂工藝性能的不斷改良和開(kāi)展，壓機(jī)噸位和臺(tái)面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對(duì)降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化開(kāi)展，目前已能生產(chǎn)大型汽車(chē)部件、浴盆、整體衛(wèi)生間組件等。模壓成型工藝按增強(qiáng)材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：①纖維料模壓法是將經(jīng)預(yù)混或預(yù)浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具，在一定的溫度和壓力下成型復(fù)合材料制品的方法。該方法簡(jiǎn)便易行，用途廣泛。根據(jù)具體操作上的不同，有預(yù)混料模壓和預(yù)浸料模壓法。②碎布料模壓法將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，如麻布、有機(jī)纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫加壓成型復(fù)合材料制品。③織物模壓法將預(yù)先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹(shù)脂膠液，然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復(fù)合材料制品。④層壓模壓法將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經(jīng)加溫或加壓成型復(fù)合材料制品。⑤纏繞模壓法將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維或布〔帶〕，通過(guò)專(zhuān)用纏繞機(jī)提供一定的力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進(jìn)展加溫加壓成型復(fù)合材料制品。⑥片狀塑料〔SMC〕模壓法將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品。⑦預(yù)成型坯料模壓法先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預(yù)成型坯料，將其放入金屬模具中，然后向模具中注入配制好的粘結(jié)劑〔樹(shù)脂混合物〕，在一定的溫度和壓力下成型。模壓料的品種有很多，可以是預(yù)浸物料、預(yù)混物料，也可以是坯料。當(dāng)前所用的模壓料品種主要有：預(yù)浸膠布、纖維預(yù)混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。〔一〕模壓成型設(shè)備模壓成型使用的主要設(shè)備是壓機(jī)和模具。壓機(jī)常用的是自給式液壓機(jī)，其噸位從幾十到幾百噸不等，有上壓式、下壓式和轉(zhuǎn)盤(pán)式壓機(jī)等。其模具分為三種：溢料式模具、半溢料式模具和不溢式模具。模壓成型模具分上下模，又稱(chēng)陰陽(yáng)模，其加料腔位于陰模上，并通過(guò)導(dǎo)柱的定位于導(dǎo)向使模具正確閉合。為了制品形狀和構(gòu)造或模具的加工需要，有的模具還設(shè)置了中圈〔又稱(chēng)中模〕。典型的模壓模具均有鋼材制成。其根本構(gòu)造為：型腔、加料室、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、型芯、加熱冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)和裝配件等局部組成?！捕衬撼尚凸に?.模壓成型的根本原理熱固性塑料在模壓成型加工中所表現(xiàn)的流變行為，要比熱塑性塑料復(fù)雜得多，在整個(gè)模壓過(guò)程中始終伴隨著化學(xué)反響，加熱初期物料呈現(xiàn)低分子粘流態(tài)，流動(dòng)性尚好，隨著官能團(tuán)的相互反響，局部發(fā)生交聯(lián)，物料流動(dòng)性逐步變小，并產(chǎn)生一定程度的彈性，使物料呈膠凝態(tài)，再繼續(xù)加熱使分子交聯(lián)反響更趨完善，交聯(lián)度增大，物料由膠凝態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，樹(shù)脂體呈體型構(gòu)造，成型即告完畢。從工藝角度看,上述過(guò)程可分為三個(gè)階段：流動(dòng)階段、膠凝階段、固化階段。2.模壓成型的控制因素模壓成型的控制因素，俗稱(chēng)"三要素〞，即溫度、壓力和時(shí)間〔1〕模壓壓力壓力的作用：使塑料在模腔流動(dòng)；增加原料的密實(shí)性；克制樹(shù)脂在縮聚反響中放出的低分子物和塑料中其它揮發(fā)物所產(chǎn)生的壓力，防止出現(xiàn)腫脹，脫層等缺陷；使模具嚴(yán)密閉合，從而使制品具有固定的尺寸，形狀和最小毛邊；防止制品在冷卻時(shí)發(fā)生變形。影響因素：1〕物料流動(dòng)性越小，固化速度趕快，物料的壓縮率越大時(shí)，所需模具壓力越大。2〕制品復(fù)雜，壓力越大?！?〕模壓溫度作用：使物料熔融流動(dòng)充滿型腔；提供固化所需熱量。調(diào)節(jié)和控制模溫的原那么：保證充模固化定型并盡可能縮短模塑周期，一般模壓溫度越高，模塑周期越短。對(duì)于厚壁制品，應(yīng)適當(dāng)降低模壓溫度，以防外表過(guò)熱，而部得不到應(yīng)有的固化。模溫與物料是否預(yù)熱有關(guān)，預(yù)熱料外溫度均勻，塑料流動(dòng)性好，模壓溫度可比不預(yù)熱的高些。其它影響因素還有如材料的形態(tài)、成型物料的固化特征等，應(yīng)確保各部位物料的溫度均勻?！?〕模壓時(shí)間模壓時(shí)間是指熔融體充滿型腔到固化定型所需時(shí)間，一般提高模溫，可縮短模壓時(shí)間。模具溫度不變，壁厚增加，時(shí)間延長(zhǎng)。另外還受預(yù)熱、固化速率、制品壁厚等因素影響。通常，模壓壓力、溫度和時(shí)間三者并不是獨(dú)立的，實(shí)際生產(chǎn)中一般是憑經(jīng)歷確定三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)，再由試驗(yàn)調(diào)整其它兩個(gè)，假設(shè)效果不好，再對(duì)已確定的參數(shù)進(jìn)展。2.模壓成型工藝過(guò)程〔1〕預(yù)壓將松散的原料預(yù)先用冷壓法〔模具不加熱〕壓成形狀規(guī)整，質(zhì)量一定的密實(shí)體的過(guò)程1〕預(yù)壓的作用a.防止加料量不均勻和防止溢料產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便和高效加料。b.有效降低料粒間的空氣含量，提高物料的導(dǎo)熱效率，縮短預(yù)熱和固化時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。c.通過(guò)預(yù)壓使模塑料成為坯件形狀，可有效地減少物料體積，提高制品質(zhì)量，也可使加料室深度降低。從而降低模具重量。d.通過(guò)預(yù)壓可以使物料成為與制品形狀類(lèi)似的料坯，再進(jìn)一步加工可以使凹凸不平的外表易于成型，特別是帶有嵌件的制品，經(jīng)預(yù)壓后，其受壓可更加均勻，這樣有利于成型形狀復(fù)雜或帶有嵌件的制品。e.可有效改善物料的壓縮率，經(jīng)預(yù)壓后，物料的壓縮率可由原來(lái)的降至，這樣，物料受熱會(huì)更均勻，對(duì)于提高物料流動(dòng)性改良粘度很有幫助。f.由于粉狀模塑料在加料時(shí)會(huì)飛揚(yáng)，容易污染環(huán)境，經(jīng)預(yù)壓后就會(huì)消除這一問(wèn)題。g.可有效地提高預(yù)熱溫度和縮短固化時(shí)間。由于模塑料和預(yù)浸料在高溫加熱時(shí)會(huì)發(fā)生燒焦或粘附在支承物上，而預(yù)壓過(guò)的坯料就不會(huì)發(fā)生此類(lèi)現(xiàn)象，如酚醛模塑料預(yù)熱溫度不能超過(guò)〔100-120〕℃，而預(yù)壓坯料卻可在〔170-780〕℃下高溫預(yù)熱。h.可將模塑料和預(yù)浸料預(yù)壓成型為圓柱形、長(zhǎng)方形、扁球形和類(lèi)似于制品的形狀等。壓縮粉的性能對(duì)預(yù)壓的影響①水分及揮發(fā)分②顆粒大小，最好是大小相間③傾倒性〔120g壓縮粉通過(guò)管徑為10mm，錐角為60度的標(biāo)準(zhǔn)漏斗時(shí)間來(lái)衡量，一般取25～30s〕④壓縮率在3.0左右⑤潤(rùn)滑劑用量要適當(dāng)⑥溫度，一般為室溫⑦壓力,以預(yù)壓物的密度到達(dá)制品密度的80％為適宜。約40～200MPa3〕設(shè)備和操作壓模，上下陽(yáng)模和陰模組成預(yù)壓機(jī)，偏心式〔尺寸較大的預(yù)壓物，但效率不高〕旋轉(zhuǎn)式〔尺寸小的預(yù)壓物，效率高〕液壓式〔用于松散性較大的預(yù)壓物，效率高，緊湊〕預(yù)熱為了改善物料的成型性能及除去多余的水分和揮發(fā)分，對(duì)預(yù)壓物進(jìn)展加熱處理1〕作用①縮短成型周期②提高制品的力學(xué)性能③提高塑料流動(dòng)性④降低模壓壓力2)預(yù)熱工藝溫度圍酚醛塑料：分低溫和高溫兩種，低溫為80～120℃，高溫為160～200℃；脲甲醛塑料：最高不超過(guò)85℃；三聚氰胺甲醛塑料：105～120℃；脲－三聚氰胺甲醛塑料：80～100℃聚酯塑料：只有增強(qiáng)塑料才預(yù)熱，預(yù)熱溫度為55～60℃。3〕預(yù)熱方法熱板加熱烘箱加熱〔料層不要超過(guò)2.5cm，加熱均勻〕紅外線加熱高頻加熱〔不宜加熱水分含量大的物料和非極性物料〕〔3〕模壓成型工藝步驟模壓成型工藝過(guò)程包括：放置嵌件、加料、閉模、排氣、保壓固化、脫模、清理模具等〔見(jiàn)圖1〕圖1模壓成型工藝過(guò)程示意圖1〕放置嵌件①埋入塑料的局部要采用滾花、鉆孔或設(shè)有凸出的棱角、型槽等以保證連接牢靠②安放時(shí)要正確平穩(wěn)③嵌件材料收縮率要盡量與塑料相近2〕加料加料方法：重量法，容量法，計(jì)數(shù)法。3〕閉模陽(yáng)模未觸及物料前要快，觸及物料后要放慢速度。4〕排氣，閉模后需再將塑模松動(dòng)少許時(shí)間，以便排出其中的氣體。一般一到兩次，20s/次5〕保壓固化，熱固性塑料依靠在型腔中發(fā)生交聯(lián)反響到達(dá)固化定型的目的6〕脫模，一般是靠推頂桿完成，帶嵌件的制品要先用專(zhuān)用工具將成型桿件擰脫，再行脫模7〕清理模具型腔，用鋼刷或銅刷刮去殘留的塑料，并用壓縮空氣吹凈。3.模壓成型中易出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方法〔見(jiàn)下表〕不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因解決方法制品外表起泡和部鼓起１、壓縮粉中的水分及揮發(fā)物含量過(guò)多２、模具溫度過(guò)低或過(guò)高３、成型壓力過(guò)低４、保持溫度時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短５、模具有其它氣體６、材料壓縮率太大、含空氣量過(guò)多７、加壓不均勻１、將壓塑粉枯燥和預(yù)熱２、調(diào)節(jié)好溫度３、增加成型壓力４、延長(zhǎng)固化時(shí)間５、閉模時(shí)緩慢和加壓模具６、物料先預(yù)熱，改變加料方式７、改良加壓裝置裂縫１、嵌件過(guò)多過(guò)大２、嵌件構(gòu)造有問(wèn)題３、卸模時(shí)操作不當(dāng)４、模具頂出桿設(shè)計(jì)不合理及頂出時(shí)用力不均５、制品各部百度相關(guān)太大６、材料水分含量過(guò)大７、成型溫度不合理，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或突冷１、制品另行設(shè)計(jì)或改用收縮率小的物料２、嵌個(gè)要符合要求３、改良脫模操作方法４、改良頂出裝置保證受力均勻５、改良制品設(shè)計(jì)６、材料進(jìn)展預(yù)熱預(yù)壓頭像流動(dòng)性７、調(diào)整成型溫度與冷卻時(shí)間，防止突冷制品欠壓有缺料現(xiàn)象１、塑料流動(dòng)性過(guò)小２、加料少３、加壓時(shí)物料溢出模具４、壓力缺乏５、模具溫度過(guò)高，以致存料過(guò)早固化１、改用流動(dòng)性大的物料２、加大加料量３、增加壓力４、調(diào)節(jié)壓力５、加速閉模、降低成型溫度毛料〔飛邊〕過(guò)厚１、加料過(guò)長(zhǎng)２、物料流動(dòng)性太?。场⒛＞咴O(shè)計(jì)不合理４、模具導(dǎo)柱孔被堵塞５、模具毛刺清理不凈１、準(zhǔn)確加料２、降低成型溫度３、改良模具設(shè)計(jì)４、徹底清理模具，保證閉模嚴(yán)密５、仔細(xì)清模制品尺寸不合格１、材料不符合要求２、加料不準(zhǔn)確３、模具已壞或設(shè)計(jì)加工尺寸不準(zhǔn)確１、改用合格材料２、調(diào)整加料量３、修理與更換模具1.原材料(1)合成樹(shù)脂復(fù)合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹(shù)脂具有：①對(duì)增強(qiáng)材料有良好的浸潤(rùn)性能，以便在合成樹(shù)脂和增強(qiáng)材料界面上形成良好的粘結(jié)；②有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫牧鲃?dòng)性，在壓制條件下能夠和增強(qiáng)材料一道均勻地充滿整個(gè)模腔；③在壓制條件下具有適宜的固化速度，并且固化過(guò)程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物或副產(chǎn)物少，體積收縮率??；④能夠滿足模壓制品特定的性能要求。按以上的選材要求，常用的合成樹(shù)脂有：不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、聚丁二烯樹(shù)脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等。為使模壓制品到達(dá)特定的性能指標(biāo)，在選定樹(shù)脂品種和牌號(hào)后，還應(yīng)選擇相應(yīng)的輔助材料、填料和顏料。(2)增強(qiáng)材料模壓料中常用的增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維開(kāi)刀絲、無(wú)捻粗紗、有捻粗紗、連續(xù)玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等，也有少量特種制品選用石棉氈、石棉織物〔布〕和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機(jī)纖維〔如芳綸纖維、尼龍纖維等〕和天然纖維〔如亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等〕等品種。有時(shí)也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強(qiáng)材料。(3)輔助材料一般包括固化劑〔引發(fā)劑〕、促進(jìn)劑、稀釋劑、外表處理劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑〔顏料〕和填料等輔助材料。2.模壓料的制備以玻璃纖維〔或玻璃布〕浸漬樹(shù)脂制成的模壓料為例，其生產(chǎn)工藝可分為預(yù)混法和預(yù)浸法兩種。預(yù)混法先將玻璃纖維切割成30～50mm的短切纖維，經(jīng)蓬松后在捏合機(jī)中與樹(shù)脂膠液充分捏合至樹(shù)脂完全浸潤(rùn)玻璃纖維，再經(jīng)烘干〔晾干〕至適當(dāng)粘度即可。其特點(diǎn)是纖維松散無(wú)定向，生產(chǎn)量大，用此法生產(chǎn)的模壓料比容大，流動(dòng)性好，但在制備過(guò)程中纖維強(qiáng)度損失較大。(2)預(yù)浸法纖維預(yù)浸法是將整束連續(xù)玻璃纖維〔或布〕經(jīng)過(guò)浸膠、烘干、切短而成。其特點(diǎn)是纖維成束狀，比擬嚴(yán)密，制備模壓料的過(guò)程中纖維強(qiáng)度損失較小，但模壓料的流動(dòng)性及料束之間的相容性稍差。5.6樹(shù)脂注入成型技術(shù)與特點(diǎn)定義復(fù)合材料液體成型工藝〔LiquidpositesMolding，簡(jiǎn)稱(chēng)LCM工藝〕是RTM〔ResinTransferMolding，樹(shù)脂傳遞模塑〕、SRIM〔StructureReactionInjectionMolding，構(gòu)造反響注射成型〕、SCRIMP〔SeemannpositesResinInjectionMoldingProcess,Seemann法成型工藝〕、VARTM〔VacuumAidedResinTransferMolding，真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑〕以及RFI(ResinFilmInfusion，樹(shù)脂膜滲透工藝)等一類(lèi)復(fù)合材料成型工藝的總稱(chēng)。該種工藝根本的成型原理為首先在模腔中鋪放好按性能和構(gòu)造要求設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成型體，采用注射設(shè)備將專(zhuān)用樹(shù)脂體系注入閉合模腔或加熱熔化模腔的樹(shù)脂膜，模具具有周邊密封和緊固及由CAD輔助設(shè)計(jì)的注射及排氣系統(tǒng)，以保證樹(shù)脂流動(dòng)順暢并排除模腔中的全部氣體和徹底浸潤(rùn)纖維，并且模具具有加熱系統(tǒng)可進(jìn)展加熱固化而成型復(fù)合材料。RTM工藝原理圖RFI工藝原理圖LCM工藝主要優(yōu)缺點(diǎn)預(yù)成型體制備和裝配困難模具設(shè)計(jì)必須建立在良好的流動(dòng)模擬分析根底上模具密封要求高需要專(zhuān)用的低粘度樹(shù)脂體系充模過(guò)程不可見(jiàn)，工藝控制困難預(yù)成型體制備和裝配困難模具設(shè)計(jì)必須建立在良好的流動(dòng)模擬分析根底上模具密封要求高需要專(zhuān)用的低粘度樹(shù)脂體系充模過(guò)程不可見(jiàn)，工藝控制困難制件尺寸精度高外表質(zhì)量好可低壓成型〔經(jīng)常低于0.7MPa〕模具費(fèi)用較低可設(shè)計(jì)性好制品機(jī)械性能好〔缺陷〈1%〕可成型形狀復(fù)雜的大型整體構(gòu)件缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)復(fù)合材料液體成型工藝概述復(fù)合材料液體成型工藝〔LiquidpositesMolding，簡(jiǎn)稱(chēng)LCM工藝〕是RTM〔ResinTransferMolding，樹(shù)脂傳遞模塑〕、SRIM〔StructureReactionInjectionMolding，構(gòu)造反響注射成型〕、SCRIMP〔SeemannpositesResinInjectionMoldingProcess,Seemann法成型工藝〕、VARTM〔VacuumAidedResinTransferMolding，真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑〕以及RFI(ResinFilmInfusion，樹(shù)脂膜滲透工藝)等一類(lèi)復(fù)合材料成型工藝的總稱(chēng)。該種工藝根本的成型原理為首先在模腔中鋪放好按性能和構(gòu)造要求設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成型體，采用注射設(shè)備將專(zhuān)用樹(shù)脂體系注入閉合模腔或加熱熔化模腔的樹(shù)脂膜，模具具有周邊密封和緊固及由CAD輔助設(shè)計(jì)的注射及排氣系統(tǒng)，以保證樹(shù)脂流動(dòng)順暢并排除模腔中的全部氣體和徹底浸潤(rùn)纖維，并且模具具有加熱系統(tǒng)可進(jìn)展加熱固化而成型復(fù)合材料。LCM的工藝種類(lèi)和特點(diǎn)如圖1.1圖1.1下面簡(jiǎn)單介紹一下幾種復(fù)合材料液體成型工藝樹(shù)脂體系2.1LCM工藝用主要樹(shù)脂體系的根本要求：1.具有滿足性能要求的機(jī)械和物理性能2.低粘度、凝膠時(shí)間長(zhǎng)、能夠確保充模及纖維浸潤(rùn)過(guò)程的完成3.適當(dāng)?shù)墓袒匦员ＷC適宜的成型周期4.低放熱溫度2.2LCM工藝用主要樹(shù)脂體系：不飽和聚酯樹(shù)脂〔UnsaturatedPolyester)乙烯基樹(shù)脂〔VinylEster)環(huán)氧樹(shù)脂〔Epoxy〕雙馬來(lái)酰亞胺〔BismaleimideBMI〕氰酸酯樹(shù)脂(CyanateEster)酚醛樹(shù)脂(Phenolic)2.2.1苯乙烯類(lèi)/不飽和聚酯〔含乙烯酯基樹(shù)脂〕類(lèi)樹(shù)脂苯乙烯類(lèi)/不飽和聚酯樹(shù)脂的化學(xué)反響主要有不飽和聚酯預(yù)聚體和苯乙烯或乙烯基酯和苯乙烯間的鏈增長(zhǎng)共聚合。對(duì)于乙烯基酯和苯乙烯間的共聚合，自由基引發(fā)劑將雙鍵翻開(kāi)引發(fā)一個(gè)鏈反響。二乙烯基分子那么形成分子間的交聯(lián)。聚酯預(yù)聚物通常由順丁烯二酸酐和二元醇反響制得，該預(yù)聚物分子量從幾百到上千不等，單位分子含有4－10個(gè)碳碳雙鍵；對(duì)于相鄰的聚酯分子，苯乙烯可以看作是鏈連接組分并參加氧化物引發(fā)反響；對(duì)LCM工藝，為加速聚合通常參加金屬皂類(lèi)和叔胺，用過(guò)氧化物如過(guò)氧化甲乙酮或過(guò)氧化苯甲酰作為低溫引發(fā)劑。根本反響有：鏈引發(fā)鏈阻聚鏈增長(zhǎng)鏈終止I：引發(fā)劑；M：?jiǎn)误w；M?初級(jí)自由基；M?j聚合自由基；Z阻聚劑；Pj封端聚合物；Kd、Ki、Kz、Kp、Kt為引發(fā)劑分解、初級(jí)自由基形成、阻聚、鏈增長(zhǎng)和終止的速率常數(shù)2.2.2環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂有多種固化劑和催化劑。在環(huán)氧樹(shù)脂/石墨預(yù)浸料中，常用的環(huán)氧樹(shù)脂體系包括：四縮水甘油醚4,4’－二氨基二苯基甲烷〔TGDDM)環(huán)氧樹(shù)脂和4,4’－二氨基二苯砜〔DDS〕固化劑。酐類(lèi)固化成分的反響活性低，通常在反響性加工中作促進(jìn)劑。為提高反響速率，還經(jīng)常參加Lewis酸作為催化劑。以環(huán)氧樹(shù)脂與伯胺反響為例：1.伯胺和一個(gè)環(huán)氧基反響生成一個(gè)仲胺：和另一個(gè)環(huán)氧基反響生成一個(gè)叔胺：3.反響中生成的羥基和環(huán)氧基反響：2.2.3雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂具有優(yōu)異的熱性能、力學(xué)性能和化學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于航空和宇航及電子行業(yè)。它們可以在相對(duì)較低的溫度下加工〔<175℃)，然后在高溫后固化生成具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的交聯(lián)網(wǎng)狀構(gòu)造。交聯(lián)可以加成聚合，所以沒(méi)有揮發(fā)性副產(chǎn)物。但其脆性高，主要是由于固化樹(shù)脂的交聯(lián)度過(guò)高造成的。為提高其固化樹(shù)脂柔軟性，將雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂和芳香族二胺反響降低交聯(lián)度。但二元胺的參加卻使熱穩(wěn)定下降。被廣泛應(yīng)用的商品雙馬來(lái)酰亞胺是由Rhone-Poulenc公司生產(chǎn)的Kerimid601，它包括2.5mol的4,4－雙〔馬來(lái)酰亞胺－二苯甲烷〕和1mol4,4二胺二苯甲烷。固化反響可以有兩種不同的途徑，馬來(lái)酰亞胺雙鍵的反響可以通過(guò)雙馬來(lái)酰亞胺的C=C自由基均聚反響，也可以通過(guò)二胺和雙馬來(lái)酰亞胺C=C的逐步聚合進(jìn)展。第一個(gè)反響大約在200－250℃進(jìn)展，第二個(gè)反響在150－180℃進(jìn)展。低溫時(shí)二者相繼發(fā)生，高溫時(shí)二者同時(shí)發(fā)生。典型ＬＣＭ工藝RTM工藝根本的成型原理為首先在模腔中鋪放好按性能和構(gòu)造要求設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成型體，采用注射設(shè)備將專(zhuān)用樹(shù)脂體系注入閉合模腔或加熱熔化模腔的樹(shù)脂膜，模具具有周邊密封和緊固及由CAD輔助設(shè)計(jì)的注射及排氣系統(tǒng)，以保證樹(shù)脂流動(dòng)順暢并排除模腔中的全部氣體和徹底浸潤(rùn)纖維，并且模具具有加熱系統(tǒng)可進(jìn)展加熱固化而成型復(fù)合材料。LCM工藝的一種，利用大氣壓力使陰、陽(yáng)模在樹(shù)脂注入時(shí)保持緊閉。輕質(zhì)RTM的下模是用鋼架加強(qiáng)的，上模是具有一定柔性或局部補(bǔ)強(qiáng)的剛性模具或橡膠模具。VIP工藝是一種新型高性能、低本錢(qián)復(fù)合材料大型制件的成型技術(shù)，它是在真空狀態(tài)下排除纖維預(yù)成型體中的氣體，通過(guò)樹(shù)脂的流動(dòng)、滲透，實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維及其織物的浸漬，并在室溫下進(jìn)展固化，形成一定樹(shù)脂/纖維比例的工藝方法。5.7壓力釜成型技術(shù)與特點(diǎn)5.8其他成型技術(shù)與特點(diǎn)聚合物基復(fù)合材料的其它成型工藝，主要指離心成型工藝、澆鑄成型工藝、彈性體貯存樹(shù)脂成型工藝〔ERM〕、增強(qiáng)反響注射成型工藝〔RRIM〕等。1.離心成型工藝離心成型工藝在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中，主要是用于制造管材〔地埋管〕，它是將樹(shù)脂、玻璃纖維和填料按一定比例和方法參加到旋轉(zhuǎn)的模腔，依靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使物料擠壓密實(shí)，固化成型。離心玻璃鋼管分為壓力管非壓力管兩類(lèi)，其使用壓力為0～18MPa。這種管的管徑一般為φ400～φ2500mm，最大管徑或達(dá)5m，以φ1200mm以上管徑經(jīng)濟(jì)效果最正確，離心管的長(zhǎng)度2～12m，一般為6m。離心玻璃鋼管的優(yōu)點(diǎn)很多，與普通玻璃鋼管和混凝土管相比，它強(qiáng)度高、重量輕，防腐、耐磨〔是石棉水泥管的5～10倍〕、節(jié)能、耐久〔50年以上〕及綜合工程造價(jià)低，特別是大口徑管等；與纏繞加砂玻璃鋼管相比，其最大特點(diǎn)是剛度大，本錢(qián)低，管壁可以按其功能設(shè)計(jì)成多層構(gòu)造。離心法制管質(zhì)量穩(wěn)定，原材料損耗少，其綜合本錢(qián)低于鋼管。離心玻璃