熱固性樹脂成型工藝

1、復(fù)合材料成型工藝,主講 金保宏 材料科學(xué)與工程學(xué)院,第2章 手糊成型工藝,手糊成型的玻璃鋼制品，如：船舶、汽車配件、貯罐、玻璃鋼管接頭、家具等,2.1 手糊成型的原材料,增強(qiáng)材料 玻璃纖維碳纖維芳綸纖維超高分子量聚乙烯纖維玻璃纖維,基體材料 不飽和聚酯樹脂環(huán)氧樹脂酚醛樹脂其它熱固性樹脂聚氨酯樹脂熱塑性樹脂高性能樹脂雙馬來酰亞胺樹脂,不飽和聚酯樹脂 由不飽和二元羧酸（或酸酐）或它們與飽和二元羧酸（或酸酐）組成的混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。,不飽和聚酯類型 1、 鄰苯型不飽和聚酯和間苯型不飽和聚酯 2、 雙酚A型不飽和聚酯 3、 乙烯基樹脂 4、 鹵代不飽和聚

2、酯,不飽和聚酯樹脂,不飽和聚酯的商品牌號,1、通用型樹脂 通用型樹脂主要是鄰苯型不飽和聚酯樹脂，它們大多用于手糊玻璃纖維增強(qiáng)塑料制品。2、耐熱型樹脂 耐熱型樹脂的熱變形溫度應(yīng)不小于110，在較高溫度下具有高的強(qiáng)度保留率。3、耐化學(xué)型樹脂 這類樹脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐水性能，商品樹脂主要有雙酚A型不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂、間苯型不飽和聚酯樹脂和鹵代聚酯樹脂等。,4、阻燃型樹脂 阻燃型樹脂是在合成時(shí)使用一種能產(chǎn)生阻燃（自熄）的成分，例如使用四溴苯酐、氯茵酸酐（HET酸酐）取代苯酐代合成樹脂。 5、耐氣候型樹脂 這類樹脂使用新戊二醇及甲基丙烯酸酯類交聯(lián)單體，并添加紫外光吸收劑，提高了樹脂的耐氣

3、候性和光穩(wěn)定性。樹脂透明性好，耐用樹脂澆鑄體的折射率可與玻璃纖維的折射率相近或一致。 6、高強(qiáng)型樹脂 這類樹脂具有高的強(qiáng)度和堅(jiān)韌性，主要用于纖維纏繞工藝制備的復(fù)合材料 7、膠衣樹脂 用于復(fù)合材料的膠衣層，以提高制品的外觀、質(zhì)量和使用壽命。,環(huán)氧樹脂,根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂大體上可分為五大類：1、 縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂2、 縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂3、 縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂4、 線型脂肪族類環(huán)氧樹脂5、 脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂,輔助劑,偶聯(lián)劑不飽和聚酯樹脂引發(fā)劑和促進(jìn)劑阻聚劑與緩聚劑增韌劑與稀釋劑環(huán)氧樹脂固化劑抗氧劑光穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑填料脫模劑著色劑與觸變劑阻燃劑,2.2 手糊成型工藝,手糊成型的工藝流程如

4、下,手糊成型的示意圖,生產(chǎn)準(zhǔn)備,1、場地 手糊成型工作場地的大小，要根據(jù)產(chǎn)品大小和日產(chǎn)量決 定，場地要求清潔、干燥、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。 2、模具準(zhǔn)備 準(zhǔn)備工作包括清理，組裝及涂脫模劑等。 (1) 模具清理 首先要檢查橫具尺寸，表面質(zhì)量及數(shù)量，必須滿 足產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)規(guī)模的數(shù)量要求。 (2) 涂脫模劑要噴涂均勻，防止漏涂和涂層過厚； 脫模劑的種類要根據(jù)模具質(zhì)量、樹脂品種種及成本選擇。 3、樹脂膠液配制 配制時(shí)要注意兩個(gè)問題： (1) 防止膠液中混入氣泡， (2) 配膠量不能過多，每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。,常用的膠液配方,a.

5、 固化環(huán)氧樹脂配方,b. 不飽和聚酯樹脂配方,1、引發(fā)劑：H-50過氧化環(huán)己酮二丁酯糊 2、引發(fā)劑：M-過氧化甲乙酮溶液 3、引發(fā)劑： B- 50過氧化苯甲酰二丁酯糊 4、促進(jìn)劑： E- 含6萘酸鈷的苯乙烯溶液 5、促進(jìn)劑： D- 含10二甲基苯按得的苯乙烯溶液。,4增強(qiáng)材料準(zhǔn)備 增強(qiáng)材料的種類和規(guī)模按設(shè)計(jì)要求選擇，剪裁時(shí)應(yīng)注意： 裁布的方向性要遵守設(shè)計(jì)要求： 布層拼接，分搭接和對接時(shí)，搭接長度不小于25mm，對接要使各層拼縫錯(cuò)開； 圓環(huán)形制品可利用布的變形性，裁剪成經(jīng)緯向45的布； 布塊尺寸大小套裁，節(jié)約用布; 布層裁剪量須按產(chǎn)品設(shè)計(jì)厚度計(jì)算。,制品厚度估算 制品厚度可按下式計(jì)算 tmK。

6、t 制品厚度(mm)；m 材料質(zhì)量( kg/m2 ); K 厚度系數(shù) mm(kgm-2 ) ,手糊制品厚度與層數(shù)計(jì)算,舉例： 已知玻璃鋼制品由一層300gm2和4層600gm2 E玻纖氈鋪成，聚酯樹脂(密度12gcm3 )膠液中含40填料(密度25g /cm3 )。樹脂含量70。求制品厚度。 解：玻纖氈總質(zhì)量10.3 + 40.62.7 kgm2 樹脂和玻纖比：70/（100 - 70）233， 樹脂質(zhì)量：27233629kgm2 填料質(zhì)量：62940/6041kgm2 玻璃氈厚：2703911.05mm 樹脂厚：6. 290.8375. 265mm 填料厚：419041.676mm 鋪后總厚

7、度；1. 05十5.26十1. 6768mm,鋪層效計(jì)算 己細(xì)制品厚度時(shí)，鋪層致可按下 式計(jì)算： n A/mf (Kf +C1KR) 式中，n為增強(qiáng)材料鋪層數(shù), A為制品厚度mm, mf 為增強(qiáng)材料單位面積質(zhì)量k8m2，Kf為增強(qiáng)材料厚度系數(shù)mm(kgm-2) ；KR為樹脂基體厚度系數(shù)Mm(kgm-2) ；C1為樹脂與增強(qiáng)材料質(zhì)量比。,鋪層糊制 手工鋪層糊制分干法和濕法兩種： 1 干法鋪層 用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)浸料(布)按樣板裁剪成坯料鋪層時(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。,2.2 糊制與固化,2 濕法鋪層 直接在棋具上將增強(qiáng)材料

8、浸膠，一層一層地緊貼在模具上，排除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層 濕法鋪層又分膠衣層糊制和結(jié)構(gòu)層糊制 膠衣層(面層)制作 制品厚度一般為0.25- 0.5mm，可采用涂刷和噴涂施工。 膠衣層一段做兩遍；第一遍凝膠后鋪表面氈，再噴涂第二遍膠衣，要防止漏涂和不均勻。 膠衣層作用是美化制品外觀，提高防腐蝕能力。,結(jié)構(gòu)層糊制,結(jié)構(gòu)層糊制是在凝膠后的膠衣層上將增強(qiáng)材料浸放，一層一層緊貼在模具上，要求鋪貼平整，不出現(xiàn)褶皺和懸空，用毛刷和壓輥壓平，直到鋪層達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。在鋪第一、二層時(shí)，樹脂含量要適當(dāng)增多，以有利于排出氣泡和浸透纖維織物。一般方格布的含膠量為50- 55，氈的含膠量為74- 75。

9、 大型厚壁制品應(yīng)分幾次糊制待前一迭層基本固化，冷卻到室溫時(shí)，再糊下一邊層，制品中埋設(shè)嵌件，必須在埋人前對鐵件除銹、除油和烘干。,3 鋪層接縫處理 為了保證制品的外觀質(zhì)量和強(qiáng)度，鋪層接縫應(yīng)每層錯(cuò)開。,手糊工具如下： 1 羊毛輥 羊毛輥多用來浸漬樹脂，其規(guī)格(直徑長度)為38mm100m；38mm125mm；38mm l 50mm; 38mm200mm和窄輥15mm75mm等。 2 豬鬃輥 豬鬃較硬，用于驅(qū)趕氣泡，只需輕輕接觸成型面，便可將裹人的氣泡排除。規(guī)格為 20和 50mm長25150mm。,手糊工具,3 螺旋輥(亦稱壓輥) 由鋁、鋼或硬塑料制成，輥上開有溝槽，各槽相互平行。用于壓實(shí)鋪層和排

10、除氣泡，其規(guī)格為10，12，30mm，長 25，50，75，100和125mm。 4 其它工具 其它工具為電鋸、電鉆、打磨拋光機(jī)等。,制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段： 從凝膠到硬化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50一70(巴柯硬度為15)，可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化12周才能使制品具有力學(xué)強(qiáng)度，稱熟化其固化度達(dá)85以上。 加熱可促進(jìn)熟化過程，對聚酯玻璃鋼，80加熱3h；對環(huán)氧玻璃鋼，后固化溫度可控制在150 以內(nèi)。 加熱固化的方法很多，中小型制品可在固化爐內(nèi)加熱固化，大型制品可采用模內(nèi)加熱或紅外線加熱。,固化,脫模 脫模要保證制品不受損傷。脫模方法很多，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)動螺桿，將制品頂出。 2 壓力脫模 模具上留有壓縮空氣或入水口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水(0.2MPa)壓人模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。,脫模和修整,3 大型制品(如船)脫模 可借助千斤頂、吊車和硬木楔等工具。 4 復(fù)雜制品可采用手工脫模方式 先在模具上撤離二三層玻璃鋼，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。,修整 修整分兩種：一種是尺寸修整，另一種是缺陷修補(bǔ)。 1. 尺寸修整 成型后的制品，按設(shè)計(jì)尺寸切去超出多余部分。修整又分濕法和干法兩種：濕法是制品處于未固化