復(fù)合材料手糊成型工藝

復(fù)合材料工藝學(xué)

課件2.手糊成型工藝第二章手糊成型工藝2、手糊成型工藝手糊成型——又稱接觸成型模具準(zhǔn)備樹(shù)脂膠液配制增強(qiáng)材料準(zhǔn)備涂脫模劑手糊成型固化脫模后處理檢驗(yàn)制品手糊成型工藝流程纖維增強(qiáng)材料和樹(shù)脂膠液在模具上鋪覆成型，室溫(或加熱)、無(wú)壓(或低壓)條件下固化，脫模成制品的工藝方法。

課件第二章手糊成型工藝2.手糊成型工藝待浸樹(shù)脂的增強(qiáng)材料壓實(shí)輥樹(shù)脂可選用膠衣手糊成型示意圖膠衣是賦予復(fù)合材料制品表面的一層美觀、耐化學(xué)品侵蝕、耐擦傷和耐老化等的對(duì)其起到保護(hù)作用的表面涂層。(1)通用型膠衣：耐沸水、耐摩擦、耐肥皂或清潔劑的腐蝕，具有良好的表面光澤；(2)耐化學(xué)腐蝕膠衣：用于耐腐蝕制品的表面；(3)光穩(wěn)定型膠衣：具有優(yōu)良的耐氣候性；(4)食品容器用的膠衣。

課件第二章手糊成型工藝2.手糊成型工藝優(yōu)點(diǎn)(1)不受尺寸、形狀的限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)；(2)設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、設(shè)備折舊費(fèi)低，成本低；(3)工藝簡(jiǎn)單；(4)可在任意部位增補(bǔ)增強(qiáng)材料，易滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；(5)產(chǎn)品樹(shù)脂含量高，耐腐蝕性能好。

課件第二章手糊成型工藝2.手糊成型工藝缺點(diǎn)

(1)生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)衛(wèi)生條件差；(2)產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性差；(3)產(chǎn)品力學(xué)性能較低。

課件2.1原材料的選擇2.1原材料的選擇(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能要求；(2)手糊成型工藝要求；(3)價(jià)格便宜、材料容易取得。第二章手糊成型工藝2.1.1聚合物基體的選擇

2.1.2增強(qiáng)材料的選擇

課件2.1原材料的選擇第二章手糊成型工藝目前國(guó)內(nèi)手糊制品不飽和聚酯樹(shù)脂約占80％，其次是環(huán)氧樹(shù)脂2.1.1聚合物基體的選擇

選用原則：(1)能在室溫下凝膠、固化。并在固化過(guò)程中無(wú)低分子物產(chǎn)生；(2)能配制成粘度適當(dāng)?shù)哪z液；(3)無(wú)毒或低毒；(4)價(jià)格便宜。

課件一、不飽和聚酯樹(shù)脂第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇聚酯包括飽和聚酯和不飽和聚酯。飽和聚酯：沒(méi)有非芳族的不飽和鍵不飽和聚酯：含有非芳族的不飽和鍵,由不飽和二元羧酸或酸酐、飽和二元羧酸或酸酐與多元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的相對(duì)分子質(zhì)量不高的線型高分子化合物。不飽和聚酯樹(shù)脂：在聚酯化縮聚反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹(shù)脂。

課件1、性能及品種第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇種類：通用型耐腐蝕型阻燃型低收縮型耐侯型聚酯樹(shù)脂

課件2、不飽和聚酯樹(shù)脂的固化原理通過(guò)引發(fā)劑引發(fā)聚酯分子中的雙鍵，與可聚合的乙烯類單體(如苯乙烯)進(jìn)行游離基共聚反應(yīng)，使線型的聚酯分子交聯(lián)成三維網(wǎng)狀的體形大分子結(jié)構(gòu)。第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇不飽和聚酯樹(shù)脂的固化過(guò)程即它與乙烯類單體共聚的過(guò)程，共聚反應(yīng)過(guò)程包括三個(gè)主要階段：鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止。

課件第二章手糊成型工藝

(1)鏈引發(fā)：一般有三種方式(a)引發(fā)劑引發(fā)(如過(guò)氧化苯甲酰)(b)引發(fā)劑和促進(jìn)劑配合使用(如過(guò)氧化環(huán)己酮－萘酸鈷)引發(fā)(c)紫外線照射引發(fā)2.1原材料的選擇M1

、M2——分別代表乙烯類單體、聚酯分子

課件第二章手糊成型工藝(2)鏈增長(zhǎng)聚酯分子雙鍵及乙烯類單體雙鍵被引發(fā)后，就會(huì)進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，有如下四種形式的鏈增長(zhǎng)反應(yīng)：2.1原材料的選擇～M1?——代表乙烯類單體形成的游離基～M2?——代表不飽和聚酯形成的游離基

課件第二章手糊成型工藝

(3)鏈終止

鏈終止反應(yīng)即體系反應(yīng)的終止過(guò)程。2.1原材料的選擇存在“雙基終止”反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提高后，引發(fā)劑濃度和單體濃度都下降，聚合速率應(yīng)該下降，但事實(shí)相反，當(dāng)轉(zhuǎn)化率較高時(shí)，聚合速率反而大幅度增大。“自動(dòng)加速效應(yīng)”

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇

存在“雙基終止”反應(yīng)，當(dāng)共聚反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，隨反應(yīng)進(jìn)行體系中出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，粘度增大，大分子活性鏈的運(yùn)動(dòng)受到阻礙，這樣就減弱了雙基終止反應(yīng)，而此時(shí)單體分子仍可以自由擴(kuò)散，自由基還在不斷形成，鏈增長(zhǎng)反應(yīng)仍然繼續(xù)進(jìn)行，而且速度加快，出現(xiàn)“自動(dòng)加速效應(yīng)”。以后進(jìn)一步共聚反應(yīng)，體系逐漸形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，粘度更大，限制了單體的擴(kuò)散，使聚合速度下降而終止反應(yīng)。

課件第二章手糊成型工藝3、輔助劑2.1原材料的選擇1)交聯(lián)劑2)引發(fā)劑3)促進(jìn)劑4)阻聚劑

課件第二章手糊成型工藝常用交聯(lián)劑：

苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、鄰苯二甲酸二丙稀酯、鄰苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。2.1原材料的選擇1)交聯(lián)劑要求作用是在線型的分子之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，使線型分子相互連在一起，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高沸點(diǎn)，低粘度，能溶解樹(shù)脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、染料等，反應(yīng)活性大，能使共聚反應(yīng)在室溫或較低溫度下進(jìn)行，能與樹(shù)脂共聚形成均相共聚物。

課件第二章手糊成型工藝苯乙烯的優(yōu)缺點(diǎn)：2.1原材料的選擇粘度低；與樹(shù)脂有良好的共混性，能很好的溶解引發(fā)劑、促進(jìn)劑；苯乙烯雙鍵活潑，易于進(jìn)行共聚反應(yīng)；價(jià)格便宜，材料來(lái)源廣。用量對(duì)性能的影響：

苯乙烯用量過(guò)多：膠液稀，操作時(shí)易流膠；制品固化收縮率大。苯乙烯用量過(guò)?。簶?shù)脂膠液粘度大，不易使用；同時(shí)固化不完全，制品的軟化溫度低。用量一般在30～40％。

缺點(diǎn)：沸點(diǎn)較低(145℃)，易揮發(fā)，有一定毒性，對(duì)人體有害。

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇2)引發(fā)劑引發(fā)劑可以產(chǎn)生自由基，引發(fā)樹(shù)脂體系進(jìn)行固化反應(yīng)。引發(fā)劑一般為過(guò)氧化物，其通式為ROOR'。主要類型：氫過(guò)氧化物、酸過(guò)氧化物、酮過(guò)氧化物、酯過(guò)氧化物、二酰基過(guò)氧化物。

課件第二章手糊成型工藝過(guò)氧化二苯甲酰

過(guò)氧化環(huán)己酮(混合物)過(guò)氧化甲乙酮(混合物)2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝實(shí)驗(yàn)表明，常用的引發(fā)劑其臨界溫度均在60℃以上，說(shuō)明單獨(dú)使用有機(jī)過(guò)氧化物，不能滿足不飽和聚酯樹(shù)脂室溫固化的要求。2.1原材料的選擇3)促進(jìn)劑能使引發(fā)劑降低分解活化能，降低引發(fā)溫度的物質(zhì)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在促進(jìn)劑的存在下，有機(jī)過(guò)氧化物“分解活化能”顯著下降，可使有機(jī)過(guò)氧化物的分解溫度降到室溫以下。

課件第二章手糊成型工藝實(shí)驗(yàn)表明：常用叔胺的反應(yīng)活性順序：N,N二甲基對(duì)甲苯胺>

二甲基苯胺>

二乙基苯胺A過(guò)氧化苯甲酰－叔胺體系叔胺類物質(zhì)能大大提高過(guò)氧化苯甲酰的反應(yīng)速度2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝叔胺類用量20℃固化時(shí)間010天二乙基苯胺0.2%30分鐘二甲基苯胺0.2%18分鐘N，N二甲基對(duì)甲苯胺0.2%4分鐘叔胺促進(jìn)劑對(duì)固化速度的影響注：不飽和聚酯樹(shù)脂+1%過(guò)氧化苯甲酰2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝B酮過(guò)氧化物－環(huán)烷酸鈷引發(fā)體系不飽和聚酯樹(shù)脂低溫固化最常見(jiàn)的引發(fā)體系引發(fā)劑及用量促進(jìn)劑及用量固化時(shí)間2％過(guò)氧化甲乙酮048×60min2％過(guò)氧化甲乙酮0.01％環(huán)烷酸鈷84min2％過(guò)氧化環(huán)己酮028×60min2％過(guò)氧化環(huán)己酮0.01％環(huán)烷酸鈷60min2.1原材料的選擇環(huán)烷酸鈷對(duì)聚酯固化速度的影響

課件第二章手糊成型工藝增加不飽和聚酯樹(shù)脂的貯存穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)適用期。最常用的阻聚劑：對(duì)苯二酚、對(duì)叔丁基鄰苯二酚、硝基苯、亞硫酸鹽等2.1原材料的選擇4)阻聚劑

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇阻聚劑的阻聚作用(1)阻聚劑與引發(fā)劑分解而產(chǎn)生的游離基作用，使后者失去活性，聚合反應(yīng)要到阻聚劑完全消耗時(shí)才能進(jìn)行。(2)阻聚劑與鏈游離基化合?？諝庵械腛2和水分有明顯的“阻聚”作用

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇自由基與苯乙烯的反應(yīng)速度比自由基與O2的反應(yīng)速度慢104倍，一般聚酯樹(shù)脂制品固化時(shí)，表面應(yīng)覆蓋聚酯薄膜。若不用薄膜覆蓋，也應(yīng)使成型表面形成與空氣隔離的物質(zhì)如蠟類，否則自由基與周圍空氣中的O2

、H2O反應(yīng)，耗去大部分自由基，造成表面固化不完全而發(fā)粘。

作業(yè)：1.簡(jiǎn)述不飽和聚酯樹(shù)脂的固化原理。

2.什么是促進(jìn)劑？3.手糊制品為什么要在表面覆蓋聚酯薄膜？

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝二、環(huán)氧樹(shù)脂2.1原材料的選擇分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。

課件第二章手糊成型工藝1.環(huán)氧樹(shù)脂的分類2.1原材料的選擇(1)縮水甘油醚類(2)縮水甘油酯類(3)縮水甘油胺類(4)線型脂肪族類(5)脂環(huán)族類

課件第二章手糊成型工藝2.環(huán)氧樹(shù)脂的性能及特點(diǎn)：

在樹(shù)脂基復(fù)合材料中，用量?jī)H次于不飽和樹(shù)脂。其綜合性能明顯優(yōu)于不飽和樹(shù)脂。在受力構(gòu)件、耐堿、電性能要求較高的場(chǎng)合一般使用環(huán)氧樹(shù)脂。主要類型:(1)“雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂”、又稱“E”型環(huán)氧樹(shù)脂(2)“脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂”環(huán)氧樹(shù)脂俗稱萬(wàn)能膠。

2.1原材料的選擇堿

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇1.粘結(jié)力強(qiáng)；2.固化收縮小，固化體積收縮率1%~4%，制品尺寸穩(wěn)定性好；3.電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性能(特別是耐堿性)好；4.固化物機(jī)械強(qiáng)度高；5.樹(shù)脂保存期長(zhǎng)，可制成B階樹(shù)脂，有良好制造預(yù)浸漬制品的特性。樹(shù)脂是半熱塑性的，其特點(diǎn)是在室溫下呈硬而脆可部分溶于丙酮。優(yōu)點(diǎn)：環(huán)氧樹(shù)脂中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對(duì)各種物質(zhì)具有突出的粘附力環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的反應(yīng)中沒(méi)有水或其他揮發(fā)性副產(chǎn)物產(chǎn)生。

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇1.價(jià)格較高；2.粘度大(指雙酚A型)，一般不適合噴射成型；3.固化時(shí)間比聚酯長(zhǎng)，達(dá)到完全固化必須熱處理；4.固化劑毒性大。缺點(diǎn)：

課件第二章手糊成型工藝3、環(huán)氧樹(shù)脂的固化機(jī)理固化劑的類型：注意：催化型的固化劑只促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂固化，固化劑本身不參與反應(yīng)。反應(yīng)型：參與樹(shù)脂的交聯(lián)反應(yīng)伯仲胺類酸酐類催化型：不參與樹(shù)脂的交聯(lián)反應(yīng)(叔胺類)2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝第一步：伯胺與環(huán)氧基反應(yīng)生成仲胺2.1原材料的選擇(1)伯胺類固化劑/環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)機(jī)理第二步：仲胺與環(huán)氧基反應(yīng)生成叔胺

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇

若采用多元胺則可反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使樹(shù)脂固化。特別是樹(shù)脂分子鏈上有多個(gè)環(huán)氧基時(shí)，更容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

課件第二章手糊成型工藝常用的伯胺固化劑有：乙二胺(揮發(fā)性強(qiáng))、三乙烯四胺、間苯二甲胺等2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝(2)叔胺類固化劑的固化機(jī)理(催化型)2.1原材料的選擇如此不斷反應(yīng)生成網(wǎng)狀大分子

課件第二章手糊成型工藝2.1原材料的選擇常用的叔胺固化劑有：三乙胺、芐基二甲胺等作業(yè)：采用伯胺類固化劑時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂的固化機(jī)理是什么？

課件第二章手糊成型工藝(3)其它類型固化劑：主要有改性胺類固化劑、酸酐類固化劑等。改性伯胺固化劑的優(yōu)點(diǎn)：提高固化劑的分子量，減少揮發(fā)性，降低毒性。使分子中帶有羥基，提高固化反應(yīng)活性。

可利用胺與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等反應(yīng)，制得改性胺類固化劑。國(guó)內(nèi)常用的牌號(hào)有：120固化劑，590固化劑，591固化劑，593固化劑等。另外，伯酰胺-酸酐混合也常用做環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑，如聚酰胺固化劑，其具有顯著的增韌作用。2.1原材料的選擇間苯二胺與環(huán)氧苯烷苯基醚縮合物棕黑色液體，軟化點(diǎn)20℃以下，用量為15—20%，可室溫固化。二乙烯三胺一丙烯腈共聚物，固化條件：80℃，12h；用量20—25%。乙二胺、二乙烯三胺在少量水存在下與環(huán)氧乙烷反應(yīng)。在室溫快速固化環(huán)氧樹(shù)脂，用量16—18%二乙烯三胺與丁基縮水甘油醚的加成物，室溫快速固化環(huán)氧樹(shù)脂。用量23—25%。

課件第二章手糊成型工藝3、輔助劑2.1原材料的選擇(1)稀釋劑(2)增韌劑(3)填料(4)色料環(huán)氧樹(shù)脂的輔助劑通常有：

課件第二章手糊成型工藝(1)稀釋劑其作用是降低環(huán)氧樹(shù)脂的粘度，提高流動(dòng)性。2.1原材料的選擇含有活性基團(tuán)，降低樹(shù)脂粘度的同時(shí)，參與固化反應(yīng)。改善工藝性能的同時(shí)也改善材料的性能。純屬物理混入過(guò)程，只起降低樹(shù)脂粘度的作用，不參與固化反應(yīng)。樹(shù)脂固化時(shí)部分逸出，部分殘留在制品內(nèi)?；钚韵♂寗┓腔钚韵♂寗?/p>

課件第二章手糊成型工藝常用活性稀釋劑：環(huán)氧丙烷丙稀醚、環(huán)氧丙烷丁基醚、酯環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、甘油環(huán)氧樹(shù)脂等。2.1原材料的選擇注意活性稀釋劑一般都有毒，在使用過(guò)程中必須注意，長(zhǎng)期接觸往往會(huì)引起皮膚過(guò)敏，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生潰爛。

課件第二章手糊成型工藝常用非活性稀釋劑：丙酮、甲乙酮、苯乙烯、環(huán)己酮、苯、甲苯、二甲苯等。非活性稀釋劑的使用，可使制品收縮率增加，降低粘結(jié)力，用量一般控制在5~15％以內(nèi)。2.1原材料的選擇用量少時(shí)對(duì)固化物的物理性能影響很小，化學(xué)穩(wěn)定性，特別是耐溶劑性能要受到影響。用量大時(shí)，固化物的性能會(huì)變壞。

課件第二章手糊成型工藝(2)增韌劑2.1原材料的選擇改善固化物的抗沖擊強(qiáng)度及耐熱沖擊性能，提高粘合劑的剝離程度，減少固化時(shí)的反應(yīng)熱及收縮性。非活性增韌劑(增塑劑)活性增韌劑不帶有活性基團(tuán)，不參與固化反應(yīng)。粘度都很小，可兼作稀釋劑用，可增加樹(shù)脂的流動(dòng)性，有利于浸潤(rùn)、擴(kuò)散和吸附。常用鄰苯二甲酸二甲酯、二乙酯等，摻加量5－20％。含有各種活性基團(tuán)(環(huán)氧基、巰基、氨基等)的高聚物，參與固化反應(yīng)。常用的有聚酰胺，用量是樹(shù)脂的45～80％，不需要另加其他固化劑。

課件第二章手糊成型工藝(3)填料作用：降低成本；減少制品成型過(guò)程的收縮性，降低制品的熱膨脹系數(shù)和制品的收縮率。常用的填料有陶土、滑石粉、石英粉、石墨、金屬粉等。有時(shí)填料對(duì)制品的電性能、機(jī)械性能、耐磨性能也有影響。2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝(4)色料

為使制品美觀，在樹(shù)脂中加入色料。通常加入無(wú)機(jī)顏料的樹(shù)脂糊，也有加有機(jī)顏料的，但是應(yīng)保證有機(jī)顏料不參與反應(yīng)，否則容易退色。

顏料糊制備的目的是：使均勻分布，不產(chǎn)生顏料團(tuán)。2.1原材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇2.1.2增強(qiáng)材料的選擇物理形態(tài)：纖維狀、片狀、顆粒狀增強(qiáng)材料等玻璃纖維、碳纖維與石墨纖維、硼纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)材料：在復(fù)合材料中，能提高基體材料機(jī)械強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能的材料。增強(qiáng)材料不僅能提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和彈性模量，而且能降低收縮率，提高熱變形溫度，并在熱、電、磁等方面賦予復(fù)合材料新的性能。增強(qiáng)材料種類

課件第二章手糊成型工藝2.1.2.1玻璃纖維(1)玻璃纖維種類2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃纖維的分類方法很多，一般可從玻璃原料成分、單絲直徑、纖維外觀及纖維特性等方面進(jìn)行分類。A、按使用特性分類E－玻璃纖維，無(wú)堿纖維，含堿0.8％以下C－玻璃纖維，中堿纖維，含堿8％左右A－玻璃纖維，有堿纖維，含堿12～15％S－玻璃纖維，高強(qiáng)纖維，含堿0.3％M－高彈玻璃纖維L－防輻射玻璃纖維

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇B、以單絲直徑分類

玻璃纖維單絲呈圓柱形，以其直徑的不同可以分成幾種：粗纖維：30μm；初級(jí)纖維：20μm中級(jí)纖維：10μm～20μm；高級(jí)纖維：3μm～10μm(亦稱紡織纖維)；超細(xì)纖維：?jiǎn)谓z直徑小于4μm。單絲直徑的不同，不僅纖維的性能有差異，而且影響到纖維的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)量和成本。一般5μm－10μm纖維作為紡織制品用；10μm－14μm的纖維一般做無(wú)捻粗紗、無(wú)紡布、短切纖維氈等較為適宜。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇C、以纖維外觀分類有連續(xù)纖維，其中有無(wú)捻粗紗及有捻粗紗(用于紡織)；短切纖維；空心玻璃纖維；玻璃粉及磨細(xì)纖維等。無(wú)捻粗紗短切纖維玻璃粉

課件第二章手糊成型工藝(2)玻纖制品A、玻璃纖維無(wú)捻粗紗

將拉絲得到的原紗，平行并股卷成圓筒形。牌號(hào)表示：無(wú)捻粗紗8-24/5

表示直徑為8μm，5股并股，24m/g的玻璃纖維注：每股紗有200根纖維。2.1.2增強(qiáng)材料的選擇無(wú)捻粗紗是加工方格布、網(wǎng)格布的基本原料，是玻璃鋼基材最基本的原材料。

課件第二章手糊成型工藝B、短切玻纖氈：將連續(xù)纖維按一定長(zhǎng)度切斷，無(wú)序均勻地分散鋪平成一定厚度，用黏合劑粘合成的氈狀物。技術(shù)要求：密度均勻，浸漬性好；附模性好；松散單絲少；無(wú)污染，成型時(shí)無(wú)泛白現(xiàn)象。特點(diǎn)：吸附樹(shù)脂量大，短切氈60～80％表面氈90％以上；價(jià)格低；強(qiáng)度較低（低于布類）。2.1.2增強(qiáng)材料的種選擇

課件第二章手糊成型工藝C、無(wú)捻粗紗布大部分為無(wú)捻方格布，玻纖與玻纖之間平行分布。手糊成型中最常用的玻璃纖維制品。2.1.2增強(qiáng)材料的選擇

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇(3)玻璃纖維的結(jié)構(gòu)微晶結(jié)構(gòu)假說(shuō)：玻璃是由硅酸塊或二氧化硅的“微晶子”組成，在“微晶子”之間由硅酸塊過(guò)冷溶液所填充。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假說(shuō)：玻璃是由二氧化硅的四面體、鋁氧三面體或硼氧三面體相互連成不規(guī)則三維網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)間的空隙由Na、K、Ca、Mg等陽(yáng)離子所填充。二氧化硅四面體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是決定玻璃性能的基礎(chǔ)，填充的Na、Ca等陽(yáng)離子稱為網(wǎng)絡(luò)改性物。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃纖維結(jié)構(gòu)示意圖

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇(4)玻璃纖維的化學(xué)組成玻璃纖維的化學(xué)組成主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼(B2O3)、氧化鈣(CaO)、三氧化二鋁(Al2O3)等以二氧化硅為主的稱為硅酸鹽玻璃；以三氧化二硼為主的稱為硼酸鹽玻璃。氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它可以降低玻璃的熔化溫度和粘度，使玻璃溶液中的氣泡容易排除，它主要通過(guò)破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達(dá)到助溶的目的。氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強(qiáng)度、電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)相應(yīng)的降低

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇加入氧化鈣、三氧化二鋁能在一定條件下構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)的一部分，改善玻璃的某些性質(zhì)和工藝性。玻璃纖維化學(xué)成分的制定一方面要滿足玻璃纖維物理和化學(xué)性能的要求，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；另一方面要滿足制造工藝的要求，如合適的成型溫度、硬化速度及粘度范圍。

課件第二章手糊成型工藝(5)玻纖的物理性能a)玻璃纖維的外觀和比重外觀是一個(gè)光滑的圓柱體，橫斷面幾乎是一個(gè)完美的圓形2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃鋼使用的玻璃纖維直徑5μm

~20μm，其密度較有機(jī)纖維大很多，但比一般金屬密度要低。纖維名稱羊毛蠶絲棉花人造絲尼龍?zhí)祭w維玻璃纖維無(wú)堿有堿密度g/cm31.28~1.331.30~1.451.50~1.601.50~1.601.141.42.6~2.72.4~2.6

課件第二章手糊成型工藝b)力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度很高(1200-1500MPa)，比塊狀玻璃高幾十倍。2.1.2增強(qiáng)材料的選擇①玻璃內(nèi)部及表面均存在著較多的微裂紋，在外力的作用下，微裂紋處特別是表面微裂紋處，產(chǎn)生應(yīng)力集中，首先破壞。玻纖高溫成型時(shí)，減少了玻璃內(nèi)部成分的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)減少，因此纖維的強(qiáng)度提高。玻纖為何比同成分的玻璃強(qiáng)度高出好多倍呢？②玻纖在成型過(guò)程中由于拉絲機(jī)的牽引力作用，使玻纖內(nèi)部分子產(chǎn)生一定的定向排列，抗拉強(qiáng)度提高。作業(yè)：玻纖為何比同成分的玻璃抗拉強(qiáng)度高出幾十倍？

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素：①

纖維直徑和長(zhǎng)度對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響直徑越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越高隨著纖維長(zhǎng)度的增加，拉伸強(qiáng)度顯著下降

直徑(μm)性能457911拉伸強(qiáng)度(MPa)3000~38002400~29001750~21501250~17001050~1250玻璃纖維長(zhǎng)度(mm)纖維直徑(μm)平均拉伸強(qiáng)度(MPa)51315002012.512109012.7360156013720可以用微裂紋理論解釋以上現(xiàn)象。因?yàn)槔w維越細(xì)，微裂紋越少；纖維越長(zhǎng)，產(chǎn)生微裂紋的概率越大。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇②化學(xué)組成對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響含堿量越高，強(qiáng)度越低。無(wú)堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度高20%。玻璃纖維纖維直徑(μm)拉伸強(qiáng)度(MPa)無(wú)堿5.012000有堿4.701600無(wú)堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能大氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它主要通過(guò)破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達(dá)到助溶的目的。氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)的降低。

課件第二章手糊成型工藝③存放時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響2.1.2增強(qiáng)材料的選擇由于空氣中的水分對(duì)玻璃纖維有一定的侵蝕作用，存放一段時(shí)間后，玻璃纖維的強(qiáng)度下降。有堿纖維下降較快，無(wú)堿纖維下降較慢。所以玻璃纖維要密封保存。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇④施加負(fù)荷時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響玻璃纖維強(qiáng)度隨著施加負(fù)荷時(shí)間的增長(zhǎng)而降低。環(huán)境濕度較高時(shí)，尤其明顯原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，使微裂紋擴(kuò)展速度加快。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2.4玻纖的化學(xué)性能2.1.2增強(qiáng)材料的選擇(1)化學(xué)成分對(duì)玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響：玻璃纖維除氫氟酸(HF)、濃堿(NaOH)、濃磷酸外，對(duì)所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。無(wú)堿與中堿玻璃纖維性能對(duì)比種類耐酸性耐水性機(jī)械強(qiáng)度防老化性電絕緣性成本浸潤(rùn)劑適用條件無(wú)堿一般好高較好好較高樹(shù)脂易滲透強(qiáng)度高的場(chǎng)合中堿好差較低較差低低樹(shù)脂滲透性差強(qiáng)度低的場(chǎng)合

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇中堿玻璃纖維耐酸性好

酸與玻璃纖維表面的金屬氧化物作用，金屬氧化物(Na2O、K2O)離析、溶解；酸與玻璃纖維中硅酸鹽作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成膠體，在玻璃表面形成一層極薄的氧化硅保護(hù)膜，這層膜使酸的浸析與離子交換過(guò)程迅速減緩，使強(qiáng)度下降也變緩。實(shí)踐證明Na2O、K2O有利于這層保護(hù)膜的形成。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于其成分中的二氧化硅及堿金屬氧化物的含量。二氧化硅含量多能提高玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性；堿金屬氧化物會(huì)使化學(xué)穩(wěn)定性降低。無(wú)堿玻璃纖維耐水性好水與玻璃纖維作用，首先是侵蝕玻璃纖維表面的堿金屬氧化物，主要是Na2O、K2O的溶解，使水呈現(xiàn)堿性，隨著時(shí)間增加，玻璃纖維與堿液繼續(xù)作用，直至使二氧化硅骨架破壞。由于無(wú)堿玻璃纖維的堿金屬氧化物含量較低，所以對(duì)水的穩(wěn)定性較高。

課件第二章手糊成型工藝

(2)纖維表面狀況對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃是很好的耐腐蝕材料，但制成玻纖后其表面積大大增加，一般增加500~1000倍，因此被侵蝕介質(zhì)作用的面積增加了500~1000倍，因此玻纖的耐腐蝕性不算太好。而且纖維越細(xì)，比表面積越大，耐腐蝕性越差。

課件第二章手糊成型工藝(3)溫度對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響2.1.2增強(qiáng)材料的選擇實(shí)驗(yàn)表明：溫度愈高，介質(zhì)對(duì)玻纖破壞的速度愈快。在10～100℃之間，每提高10℃，腐蝕性提高50%；在100℃以上時(shí)，隨溫度提高，腐蝕速度更快。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理單絲處理(浸潤(rùn)劑)纖維織物的表面處理(中間粘合劑)一、浸潤(rùn)劑在拉絲工藝中，當(dāng)玻璃液從漏板拉出單絲以后，要經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)槽把浸潤(rùn)劑涂敷在玻璃纖維表面上。浸潤(rùn)劑可分為紡織型浸潤(rùn)劑和增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理1.浸潤(rùn)劑的作用較脆而且不耐磨，纖維之間的摩擦系數(shù)大。在拉絲和紡織過(guò)程中，纖維就難免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，而且剛拉出的纖維容易受到空氣中水蒸汽的侵蝕，使其強(qiáng)度下降。浸潤(rùn)劑的作用玻璃纖維突出的弱點(diǎn)使多根單絲集中成股，增加原紗的耐磨性和提高拉伸強(qiáng)度；保護(hù)纖維免受大氣和水分的侵蝕作用。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理

2.浸潤(rùn)劑的種類

(1)紡織型浸潤(rùn)劑主要是滿足紡織工序的要求。使用該類浸潤(rùn)劑的玻璃纖維和織物作為玻璃鋼的增強(qiáng)材科時(shí)，事先必須對(duì)纖維和織物進(jìn)行表面處理。因?yàn)榻?rùn)劑中含石蠟和油劑，影響與樹(shù)脂的粘結(jié)。紡織型浸潤(rùn)劑淀粉浸潤(rùn)劑石蠟乳劑淀粉為主要的成膜劑優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低、成膜性好、易除掉主要成分：石蠟、凡士林、硬脂酸、變壓器油等優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑性、集束性好

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理(2)增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑由中間粘合劑、潤(rùn)滑劑、乳化劑等組分，配成拉絲用的浸潤(rùn)劑，在拉絲過(guò)程中直接被覆于玻璃纖維表面。增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑在一定程度上能滿足拉絲工藝要求，而且對(duì)纖維與樹(shù)脂粘結(jié)影響不大。因此，在玻璃鋼成型時(shí)不必除去，可直接使用。

課件第二章手糊成型工藝(5)玻纖的物理性能a)玻璃纖維的外觀和比重外觀是一個(gè)光滑的圓柱體，橫斷面幾乎是一個(gè)完美的圓形2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃鋼使用的玻璃纖維直徑5μm

~20μm，其密度較有機(jī)纖維大很多，但比一般金屬密度要低。纖維名稱羊毛蠶絲棉花人造絲尼龍?zhí)祭w維玻璃纖維無(wú)堿有堿密度g/cm31.28~1.331.30~1.451.50~1.601.50~1.601.141.42.6~2.72.4~2.6

課件第二章手糊成型工藝b)力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度很高(1200-1500MPa)，比塊狀玻璃高幾十倍。2.1.2增強(qiáng)材料的選擇①玻璃內(nèi)部及表面均存在著較多的微裂紋，在外力的作用下，微裂紋處特別是表面微裂紋處，產(chǎn)生應(yīng)力集中，首先破壞。玻纖高溫成型時(shí)，減少了玻璃內(nèi)部成分的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)減少，因此纖維的強(qiáng)度提高。玻纖為何比同成分的玻璃強(qiáng)度高出好多倍呢？②玻纖在成型過(guò)程中由于拉絲機(jī)的牽引力作用，使玻纖內(nèi)部分子產(chǎn)生一定的定向排列，抗拉強(qiáng)度提高。作業(yè)：玻纖為何比同成分的玻璃抗拉強(qiáng)度高出幾十倍？

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素：①

纖維直徑和長(zhǎng)度對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響直徑越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越高隨著纖維長(zhǎng)度的增加，拉伸強(qiáng)度顯著下降

直徑(μm)性能457911拉伸強(qiáng)度(MPa)3000~38002400~29001750~21501250~17001050~1250玻璃纖維長(zhǎng)度(mm)纖維直徑(μm)平均拉伸強(qiáng)度(MPa)51315002012.512109012.7360156013720可以用微裂紋理論解釋以上現(xiàn)象。因?yàn)槔w維越細(xì)，微裂紋越少；纖維越長(zhǎng)，產(chǎn)生微裂紋的概率越大。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇②化學(xué)組成對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響含堿量越高，強(qiáng)度越低。無(wú)堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度高20%。玻璃纖維纖維直徑(μm)拉伸強(qiáng)度(MPa)無(wú)堿5.012000有堿4.701600無(wú)堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能大氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它主要通過(guò)破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達(dá)到助溶的目的。氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)的降低。

課件第二章手糊成型工藝③存放時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響2.1.2增強(qiáng)材料的選擇由于空氣中的水分對(duì)玻璃纖維有一定的侵蝕作用，存放一段時(shí)間后，玻璃纖維的強(qiáng)度下降。有堿纖維下降較快，無(wú)堿纖維下降較慢。所以玻璃纖維要密封保存。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇④施加負(fù)荷時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響玻璃纖維強(qiáng)度隨著施加負(fù)荷時(shí)間的增長(zhǎng)而降低。環(huán)境濕度較高時(shí)，尤其明顯原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，使微裂紋擴(kuò)展速度加快。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2.4玻纖的化學(xué)性能2.1.2增強(qiáng)材料的選擇(1)化學(xué)成分對(duì)玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響：玻璃纖維除氫氟酸(HF)、濃堿(NaOH)、濃磷酸外，對(duì)所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。無(wú)堿與中堿玻璃纖維性能對(duì)比種類耐酸性耐水性機(jī)械強(qiáng)度防老化性電絕緣性成本浸潤(rùn)劑適用條件無(wú)堿一般好高較好好較高樹(shù)脂易滲透強(qiáng)度高的場(chǎng)合中堿好差較低較差低低樹(shù)脂滲透性差強(qiáng)度低的場(chǎng)合

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇中堿玻璃纖維耐酸性好

酸與玻璃纖維表面的金屬氧化物作用，金屬氧化物(Na2O、K2O)離析、溶解；酸與玻璃纖維中硅酸鹽作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成膠體，在玻璃表面形成一層極薄的氧化硅保護(hù)膜，這層膜使酸的浸析與離子交換過(guò)程迅速減緩，使強(qiáng)度下降也變緩。實(shí)踐證明Na2O、K2O有利于這層保護(hù)膜的形成。

課件第二章手糊成型工藝2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于其成分中的二氧化硅及堿金屬氧化物的含量。二氧化硅含量多能提高玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性；堿金屬氧化物會(huì)使化學(xué)穩(wěn)定性降低。無(wú)堿玻璃纖維耐水性好水與玻璃纖維作用，首先是侵蝕玻璃纖維表面的堿金屬氧化物，主要是Na2O、K2O的溶解，使水呈現(xiàn)堿性，隨著時(shí)間增加，玻璃纖維與堿液繼續(xù)作用，直至使二氧化硅骨架破壞。由于無(wú)堿玻璃纖維的堿金屬氧化物含量較低，所以對(duì)水的穩(wěn)定性較高。

課件第二章手糊成型工藝

(2)纖維表面狀況對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響2.1.2增強(qiáng)材料的選擇玻璃是很好的耐腐蝕材料，但制成玻纖后其表面積大大增加，一般增加500~1000倍，因此被侵蝕介質(zhì)作用的面積增加了500~1000倍，因此玻纖的耐腐蝕性不算太好。而且纖維越細(xì)，比表面積越大，耐腐蝕性越差。

課件第二章手糊成型工藝(3)溫度對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響2.1.2增強(qiáng)材料的選擇實(shí)驗(yàn)表明：溫度愈高，介質(zhì)對(duì)玻纖破壞的速度愈快。在10～100℃之間，每提高10℃，腐蝕性提高50%；在100℃以上時(shí)，隨溫度提高，腐蝕速度更快。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理單絲處理(浸潤(rùn)劑)纖維織物的表面處理(中間粘合劑)一、浸潤(rùn)劑在拉絲工藝中，當(dāng)玻璃液從漏板拉出單絲以后，要經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)槽把浸潤(rùn)劑涂敷在玻璃纖維表面上。浸潤(rùn)劑可分為紡織型浸潤(rùn)劑和增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理1.浸潤(rùn)劑的作用較脆而且不耐磨，纖維之間的摩擦系數(shù)大。在拉絲和紡織過(guò)程中，纖維就難免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，而且剛拉出的纖維容易受到空氣中水蒸汽的侵蝕，使其強(qiáng)度下降。浸潤(rùn)劑的作用玻璃纖維突出的弱點(diǎn)使多根單絲集中成股，增加原紗的耐磨性和提高拉伸強(qiáng)度；保護(hù)纖維免受大氣和水分的侵蝕作用。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理

2.浸潤(rùn)劑的種類

(1)紡織型浸潤(rùn)劑主要是滿足紡織工序的要求。使用該類浸潤(rùn)劑的玻璃纖維和織物作為玻璃鋼的增強(qiáng)材科時(shí)，事先必須對(duì)纖維和織物進(jìn)行表面處理。因?yàn)榻?rùn)劑中含石蠟和油劑，影響與樹(shù)脂的粘結(jié)。紡織型浸潤(rùn)劑淀粉浸潤(rùn)劑石蠟乳劑淀粉為主要的成膜劑優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低、成膜性好、易除掉主要成分：石蠟、凡士林、硬脂酸、變壓器油等優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑性、集束性好

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理(2)增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑由中間粘合劑、潤(rùn)滑劑、乳化劑等組分，配成拉絲用的浸潤(rùn)劑，在拉絲過(guò)程中直接被覆于玻璃纖維表面。增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑在一定程度上能滿足拉絲工藝要求，而且對(duì)纖維與樹(shù)脂粘結(jié)影響不大。因此，在玻璃鋼成型時(shí)不必除去，可直接使用。

課件第二章手糊成型工藝二、玻璃纖維表面處理劑2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理事實(shí)證明，玻璃纖維及織物經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砗?，不僅改進(jìn)了玻璃纖維的耐磨、防水、電磁絕緣等性能，且對(duì)玻璃鋼的強(qiáng)度，特別是濕態(tài)下的強(qiáng)度提高有顯著的效果。1.表面處理的意義表面處理：在玻璃纖維表面被覆一種叫做表面處理劑的特殊物質(zhì)，使玻璃纖維與合成樹(shù)脂牢固地粘結(jié)在一起，以達(dá)到提高玻璃鋼性能的目的。表面處理劑處于玻璃纖維與合成樹(shù)脂之間而使這兩種性質(zhì)不同的材料牢固地連接在一起。

課件第二章手糊成型工藝常用的表面處理劑：沃蘭類表面處理劑，甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物;硅烷類表面處理劑，A－151、A－172等。2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷乙烯基三乙氧基硅烷

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理處理劑對(duì)聚酯玻璃鋼人工氣候老化強(qiáng)度的影響1—沃蘭處理；2—A-151處理；3—A-172處理；4—未處理處理劑對(duì)聚酯玻璃鋼自然曝曬后強(qiáng)度的影響1—沃蘭處理；2-A-151處理；3—A-172處理；4—未處理無(wú)論是自然老化還是人工加速老化試驗(yàn)，玻璃纖維未經(jīng)處理劑處理而制作的玻璃鋼，因老化強(qiáng)度下降嚴(yán)重；經(jīng)處理的強(qiáng)度下降緩慢，且有更高的強(qiáng)度保留值。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理處理劑對(duì)玻璃鋼海水浸泡后強(qiáng)度也有明顯的影響。玻璃鋼經(jīng)處理的比末處理的原始強(qiáng)度只提高0.5倍左右，而經(jīng)海水浸泡1年后強(qiáng)度保留率卻高1倍以上。其中以沃蘭處理的效果更好，在經(jīng)1-3年的浸泡后，競(jìng)比未處理的高近2倍或更多。處理劑對(duì)聚酯玻璃鋼海水浸泡后強(qiáng)度的影響1—沃蘭處理；2-A-151處理；3—A-172處理；4—未處理

課件第二章手糊成型工藝2.表面處理劑的作用機(jī)理表面處理劑又稱為“偶聯(lián)劑”。即能與玻纖起化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵結(jié)合，又能與樹(shù)脂起化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵結(jié)合的表面處理劑。它可以加強(qiáng)復(fù)合材料的界面結(jié)合，保護(hù)纖維，防止水分等有害介質(zhì)的侵入；它可以改善復(fù)合材料的界面狀態(tài)，有效傳遞應(yīng)力，使多種材料間形成一個(gè)復(fù)合牢固的整體。2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理

課件第二章手糊成型工藝表面處理劑的分子中一般都含有兩種性質(zhì)不同的基團(tuán)。一部分基團(tuán)(如硅烷基)能與無(wú)機(jī)物(比如玻璃，金屬)表面上的M－OH起化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵；另一部分基團(tuán)(如乙烯基)能與樹(shù)脂起反應(yīng)形成化學(xué)鍵。使無(wú)機(jī)物和樹(shù)脂這兩類性質(zhì)差別很大的材料以化學(xué)鍵的形式“偶聯(lián)”在一起，形成了一個(gè)牢固的整體。2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理

課件第二章手糊成型工藝注：左側(cè)是乙烯基硅烷偶聯(lián)劑水解形成的乙烯基硅醇；紅線為玻璃表面。2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理3.玻璃纖維表面處理方法后處理法、前處理法和遷移法。(1)后處理法凡是使用紡織型浸潤(rùn)劑，制得的玻璃纖維及織物，在用于制作玻璃鋼之前原則上都采用此法進(jìn)行表面處理。分兩步進(jìn)行：首先除去玻璃纖維表面的紡織型浸潤(rùn)劑，然后經(jīng)處理劑溶液浸漬、水洗、烘干等工藝，使玻璃纖維表面被覆上一層處理劑。特點(diǎn)：處理的各道工序都需要專門的設(shè)備，初投資較大，玻璃纖維強(qiáng)度損失大．但處理效果好，比較穩(wěn)定．是目前國(guó)內(nèi)外最常使用的處理方法。

課件第二章手糊成型工藝2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理(2)前處理法適當(dāng)改變浸潤(rùn)劑的配方，使之既能滿足拉絲、退并、紡織各道工序的要求，又不妨礙樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)和粘結(jié)。將化學(xué)處理劑加入到浸潤(rùn)劑中。與后處理法比較優(yōu)點(diǎn)：省去了復(fù)雜的處理工藝及設(shè)備，使用簡(jiǎn)便；避免了因熱處理造成的玻璃纖維強(qiáng)度損失。缺點(diǎn)：這種浸潤(rùn)劑一方面要滿足拉絲、紡織工序的要求，同時(shí)又要滿足與樹(shù)脂浸漬、粘結(jié)等要求，是一個(gè)比較復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，目前尚需進(jìn)一步研究。

課件第二章手糊成型工藝(3)遷移法：遷移法是將化學(xué)處理劑直接加入到樹(shù)脂膠液中進(jìn)行整體滲合，在浸膠的同時(shí)將處理劑施于玻璃纖維上，借處理劑從樹(shù)脂膠液至纖維表面的“遷移”作用而與纖維表面發(fā)生作用，從而在樹(shù)脂固化過(guò)程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。遷移法需要熱處理后使用。2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理作業(yè)：1.偶聯(lián)劑的作用機(jī)理是什么？

課件第二章手糊成型工藝2.1.4其他纖維2.1.4其他纖維碳纖維——由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料在惰性氣氛中經(jīng)高溫(1500oC)碳化而成的纖維狀碳化合物，其碳含量在90%以上。特點(diǎn)：具有高的比強(qiáng)度和高模量，熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好。被大量用作復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。用碳纖維制成的樹(shù)脂基復(fù)合材料比模量比鋼和鋁合金高5倍，比強(qiáng)度高3倍以上，同時(shí)耐腐蝕、耐熱沖擊、耐燒蝕性能均優(yōu)越，因而在航空和航天工業(yè)中得到應(yīng)用并得到迅速發(fā)展。1、碳纖維

課件第二章手糊成型工藝2.1.4其他纖維碳纖維：以碳為主要成分的纖維狀材料。不同于有機(jī)纖維或無(wú)機(jī)纖維，不能用熔融法或溶液法直接紡絲，只能以有機(jī)物為原料，采用間接方法來(lái)制造。制造的方法：氣相法：有機(jī)纖維碳化法：在惰性氣氛中將小分子有機(jī)物(如烴或芳烴等)在高溫下沉積成纖維。此法用于制造晶須或短纖維，不能用于制造長(zhǎng)纖維。碳纖維的制造

課件第二章手糊成型工藝2.1.4其他纖維有機(jī)纖維碳化法：將有機(jī)纖維經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理變成耐焰纖維，然后再在惰性氣氛中于高溫下進(jìn)行焙燒碳化，使有機(jī)纖維失去部分碳和其他非碳原子，形成以碳為主要成分的纖維狀物。此法用于制造連續(xù)長(zhǎng)纖維。

課件第二章手糊成型工藝碳纖維表面處理的目的：提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中碳纖維與基體的結(jié)合強(qiáng)度。清除表面雜質(zhì)；在纖維表面形成微孔或刻蝕溝槽，從類石墨層面改性成碳狀結(jié)構(gòu)以增加表面能；引進(jìn)具有極性或反應(yīng)性官能團(tuán)；形成能與樹(shù)脂起作用的中間層。達(dá)到上述目的途徑：碳纖維的表面處理2.1.4其他纖維

課件第二章手糊成型工藝(1)表面清潔法將碳纖維在惰性氣體保護(hù)下加熱到一定的高溫并保溫一定時(shí)間，從而達(dá)到清除吸附水，凈化其表面的目的。一般凈化后，纖維與基體的結(jié)合強(qiáng)度可提高近一倍。2.1.4其他纖維

課件第二章手糊成型工藝(2)氣相氧化法空氣中加入一定量的氧或臭氧進(jìn)行氧化，一般在管式爐中進(jìn)行，溫度控制在350～600℃之間，時(shí)間根據(jù)碳纖維種類和所需氧化程度而定。此法設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，易和碳纖維生產(chǎn)線銜接進(jìn)行連續(xù)處理，如果反應(yīng)條件緩和，處理后碳纖維的抗拉強(qiáng)度可基本保持不變或稍有增加。2.1.4其他纖維

課件第二章手糊成型工藝一般在空氣中加入一定量的氧或臭氧少量金屬雜質(zhì)，特別是銅、鉛、釩等過(guò)渡金屬，可加速石墨的氧化，控制這類催化氧化，可使碳纖維表面變得粗糙但卻又不過(guò)度刻蝕，以免降低纖維力學(xué)性能。在空氣或氧中氧化時(shí)，適當(dāng)加入二氧化硫、鹵素或鹵代烴，能防止碳纖維的過(guò)度氧化。2.1.4其他纖維

課件第二章手糊成型工藝3.液相氧化法一般，液相氧化的效果比氣相氧化法好，條件適當(dāng)時(shí)，復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度可增加1倍以上，而纖維的強(qiáng)度僅略有下降。原因：液相時(shí)只氧化纖維表面，而氣相氧化劑可能滲透較深，尤其在表面有微裂和缺陷處。但液相氧化多為間歇操作，處理時(shí)間長(zhǎng)，操作繁雜，難以和碳纖維生產(chǎn)線直接相連接。2.1.4其他纖維

課件第二章手糊成型工藝4.表面涂層法將某種聚合物、表面處理劑、偶聯(lián)劑或金屬等涂覆在碳纖維的表面上，減弱碳纖維表面的缺陷，緩和界面應(yīng)力，使碳纖維與基體材料之間產(chǎn)生偶聯(lián)等，從而提高復(fù)合材料的性能。途徑有聚合物涂覆、溶液還原、氣相沉積等。2.1.4其他纖維

課件第二章手糊成型工藝2、芳綸纖維芳綸纖維：芳香族聚酰胺類纖維的通稱，國(guó)外商品牌號(hào)為凱芙拉(Kevlar)纖維(美國(guó)杜邦公司1968年開(kāi)始研究，1973年研制成功)，我國(guó)命名為芳綸纖維。特點(diǎn)：一種新型高強(qiáng)纖維，強(qiáng)度可以達(dá)到3.63×109Pa，價(jià)格比碳纖維低，高模量，耐高溫，耐腐蝕，低密度；但是耐紫外線性能較差。2.1.4其他纖維

課件2.2.1模具的結(jié)構(gòu)與材料第二章手糊成型工藝

2.2手糊成型模具與脫模劑2.2.1模具的結(jié)構(gòu)與材料單模對(duì)模拼裝模陽(yáng)模陰模制品內(nèi)表面光滑且尺寸準(zhǔn)確，成型方便，質(zhì)量易控制，便于通風(fēng)一、結(jié)構(gòu)制品外表面尺寸準(zhǔn)確,光滑,陰模深操作不便、通風(fēng)條件不好、衛(wèi)生條件差，質(zhì)量不易控制。由陰陽(yáng)模兩部分組成，制品內(nèi)外表面均光滑，厚度準(zhǔn)確。不適合成型批量少及大型制品(模具、設(shè)備投資大)。一些形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，為了脫模方便，需要利用拼裝模，即把模具分成幾塊進(jìn)行拼裝，脫模時(shí)可以分塊進(jìn)行，比較方便。

課件第二章手糊成型工藝二、材料

木材、石膏、水泥、石蠟、可溶性鹽、玻璃鋼、陶土、金屬等。2.2.1模具的結(jié)構(gòu)與材料（1）滿足產(chǎn)品尺寸、精度、外觀及數(shù)量的要求；（2）有足夠的強(qiáng)度與剛度，不易變形、損壞；（3）不受樹(shù)脂及輔助材料的浸蝕，不影響樹(shù)脂固化；（4）易脫模，使用周期長(zhǎng)；（5）價(jià)格便宜，材料易得。必須滿足的要求：

課件第二章手糊成型工藝玻璃鋼優(yōu)點(diǎn)：2.2.1模具的結(jié)構(gòu)與材料制造方便，精度較高，使用壽命長(zhǎng)，制品可加溫加壓成型，尤其適用于表面質(zhì)量要求高，形狀復(fù)雜的玻璃鋼制品。

課件第二章手糊成型工藝2.2.2手糊成型模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t2.2.2手糊模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t根據(jù)制品的數(shù)量、形狀尺寸、精度要求、脫模難易、成型工藝條件(固化溫度、壓力)等確定模具材料與結(jié)構(gòu)形式。模具應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能夠承受脫模時(shí)的沖擊，確保加工和使用過(guò)程中不變形。模具型面光潔度應(yīng)比制品表面光潔度高出二級(jí)以上。制品拐角處的曲率應(yīng)盡量加大。避免由于玻璃纖維的回彈，在拐角周圍形成氣泡空洞。設(shè)計(jì)要點(diǎn)

課件第二章手糊成型工藝2.2.2手糊模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t(5)對(duì)于整體式模具，為了成型后易于脫模，可在成型面設(shè)計(jì)有氣孔，采用壓縮空氣脫模。(6)拼裝模或組合模，分模面的開(kāi)設(shè)除滿足容易脫模外，注意不要開(kāi)設(shè)在表面質(zhì)量要求高或受力大的部位。(7)有一定耐熱性，熱處理變形小。(8)質(zhì)量輕，材料易得，造價(jià)便宜。設(shè)計(jì)要點(diǎn)

課件第二章手糊成型工藝2.2.2手糊模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t設(shè)計(jì)內(nèi)容A確定模具結(jié)構(gòu)B選定原材料C確立制造方法D繪制模具圖紙

課件第二章手糊成型工藝2.2.3玻璃鋼高級(jí)模具2.2.3玻璃鋼高級(jí)模具玻璃鋼制作的，可獲得“鏡面效果”的，高光澤度、高平整度手糊制品的模具。2.2.3.1玻璃鋼高級(jí)模具的要求(1)具有足夠的強(qiáng)度、剛度;(2)模具表面膠