Comp(樹脂制備11)ok

1、1一、一、聚合物基復合材料制備技術(shù)聚合物基復合材料制備技術(shù) 1 1 聚合物基復合材料的制造流程：聚合物基復合材料的制造流程：預浸料制造備，制件的鋪層，固化及制件的后預浸料制造備，制件的鋪層，固化及制件的后處理，機械加工等。處理，機械加工等。2 2 聚合物基復合材料的常用制造工藝：聚合物基復合材料的常用制造工藝：手糊工藝、纖維纏繞、拉擠、熔融流動等手糊工藝、纖維纏繞、拉擠、熔融流動等第第 六六 章章 復合材料復合材料制備技術(shù)制備技術(shù)2 手糊成型手糊成型（Hand Lay-up）是用于制造熱固性樹脂是用于制造熱固性樹脂復合材料的一種最原始、最簡單的成型工藝復合材料的一種最原始、最簡單的成型工藝。

2、工藝過程：工藝過程：在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物，在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物，在其上鋪一層纖維織物，再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二在其上鋪一層纖維織物，再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二層織物，如此反復直至達到所需厚度為止。層織物，如此反復直至達到所需厚度為止。 熱壓成型：熱壓成型：在一定壓力下加熱固化成型在一定壓力下加熱固化成型 冷壓成型：冷壓成型：樹脂體系固化時放出熱量固化成型樹脂體系固化時放出熱量固化成型 脫模：脫模：復合材料制品。復合材料制品。 二、二、 手糊成型工藝手糊成型工藝3手糊工藝中的脫模劑手糊工藝中的脫模劑脫模劑：脫模劑：脫模劑一般由非極性或極性很弱的物質(zhì)脫模劑一般由非極性

3、或極性很弱的物質(zhì)組成，使固化成型制品，容易地從模具上脫下。組成，使固化成型制品，容易地從模具上脫下。常用的脫模劑：常用的脫模劑：薄膜型脫模劑：薄膜型脫模劑：聚酯薄膜、聚酯薄膜、PVC薄膜、薄膜、PE薄膜等。薄膜等。溶液型脫模劑：溶液型脫模劑：過氯乙烯溶液、聚苯乙烯等。過氯乙烯溶液、聚苯乙烯等。 脫模劑最好復合使用，這樣能得到良好的脫模劑最好復合使用，這樣能得到良好的脫模效果。脫模效果。4手糊工藝中的膠衣層手糊工藝中的膠衣層 膠衣層：膠衣層：制品表面做一層樹脂含量高、性能好制品表面做一層樹脂含量高、性能好的面層，改善玻璃鋼制品的表面質(zhì)量，延長使的面層，改善玻璃鋼制品的表面質(zhì)量，延長使用壽命。用壽

4、命。 膠衣層厚度：膠衣層厚度：一般約為一般約為0.25-0.5mm。根據(jù)不。根據(jù)不的性能要求，選用不同的膠衣樹脂。的性能要求，選用不同的膠衣樹脂。 糊制：糊制：先在模具上刷一層樹脂，然后鋪一層玻先在模具上刷一層樹脂，然后鋪一層玻璃布，如此重復，直至達到設(shè)計厚度。璃布，如此重復，直至達到設(shè)計厚度。 注意：注意：排除氣泡，貼合緊密，含膠量均勻。排除氣泡，貼合緊密，含膠量均勻。5 常溫固化常溫固化：室溫室溫15，濕度，濕度80。脫模后繼。脫模后繼續(xù)在大于續(xù)在大于15的室溫下固化或加熱處理。的室溫下固化或加熱處理。 室溫固化：室溫固化：不飽和聚酯樹脂制品一般在成型不飽和聚酯樹脂制品一般在成型24h可達

5、到脫模強度。脫模后再放置一周左右即可使用。可達到脫模強度。脫模后再放置一周左右即可使用。 試驗表明：試驗表明：聚酯玻璃鋼的強度增長，一年后方能聚酯玻璃鋼的強度增長，一年后方能穩(wěn)定。穩(wěn)定。固化固化6 脫模：脫模：脫模最好用木制或銅制工具，避免將脫模最好用木制或銅制工具，避免將制品劃傷。大型制品可借助千斤頂、吊車等脫模。制品劃傷。大型制品可借助千斤頂、吊車等脫模。 修整：修整：脫模后的制品要進行機械加工，除去脫模后的制品要進行機械加工，除去毛邊、飛刺，修補表面和內(nèi)部缺陷。毛邊、飛刺，修補表面和內(nèi)部缺陷。 裝配：裝配：加工后要進行拼裝，組裝時可用機械加工后要進行拼裝，組裝時可用機械連接或膠接。連接或

6、膠接。脫模、修整與裝配：脫模、修整與裝配：7手糊工藝的優(yōu)缺點手糊工藝的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點： (1) (1) 不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復雜的制品。形狀復雜的制品。 (2) (2) 設(shè)備簡單、工藝簡便，投資小。設(shè)備簡單、工藝簡便，投資小。 (3) (3) 易于滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，可以在產(chǎn)品不同部位任意易于滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，可以在產(chǎn)品不同部位任意增補增強材料。增補增強材料。 (4) (4) 制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。缺點：缺點： (1) (1) 生產(chǎn)效率低，勞動強度大，勞動衛(wèi)生條件差。生產(chǎn)效率低，勞動強

7、度大，勞動衛(wèi)生條件差。 (2) (2) 產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性差。產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性差。 (3) (3) 生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品性能較低。生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品性能較低。8 噴射成型噴射成型（Spray-up） 將混有引發(fā)劑的樹脂和混有促進劑的樹將混有引發(fā)劑的樹脂和混有促進劑的樹脂分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時將切斷纖維脂分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時將切斷纖維從噴槍中心噴出，與樹脂一起均勻地沉積從噴槍中心噴出，與樹脂一起均勻地沉積在模具上。待材料在模具上沉積一定厚度在模具上。待材料在模具上沉積一定厚度后。用手輥壓實、除去氣泡并使纖維浸透后。用手輥壓實、除去氣泡并使纖維浸透樹脂，最后固化脫模成制品。樹

8、脂，最后固化脫模成制品。 三、噴射成型工藝三、噴射成型工藝9噴射成型設(shè)備：噴射成型設(shè)備： 泵式噴射成型機泵式噴射成型機 將引發(fā)劑和促將引發(fā)劑和促進劑分別由泵輸送進劑分別由泵輸送到靜態(tài)混合器中充到靜態(tài)混合器中充分混合后再由噴槍分混合后再由噴槍噴出。噴出。 在壓縮空氣作在壓縮空氣作用下，樹脂和助劑用下，樹脂和助劑在混合器內(nèi)均勻混在混合器內(nèi)均勻混合，形成霧狀，與合，形成霧狀，與切斷纖維連續(xù)地噴切斷纖維連續(xù)地噴射到模具表面。射到模具表面。10壓力罐式噴射機壓力罐式噴射機 將樹脂液分將樹脂液分別裝在壓力罐中別裝在壓力罐中( (6、7），通過），通過壓縮空氣，使樹壓縮空氣，使樹脂和玻璃纖維連脂和玻璃纖維連

9、續(xù)不斷的由噴槍續(xù)不斷的由噴槍噴出，混合均勻噴出，混合均勻后沉落到模具上。后沉落到模具上。11噴射成型的優(yōu)缺點噴射成型的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點： 1.1.用粗紗代替玻璃布，降低材料費用。用粗紗代替玻璃布，降低材料費用。 2.2.生產(chǎn)效率較手糊法高生產(chǎn)效率較手糊法高24倍，對大型制品其優(yōu)點倍，對大型制品其優(yōu)點更為突出。更為突出。 3.3.噴射成型無接縫，制品整體性好。噴射成型無接縫，制品整體性好。 4.4.減少飛邊、裁屑和剩余膠液的損耗。減少飛邊、裁屑和剩余膠液的損耗。缺點：缺點： 樹脂含量高，制品強度低，產(chǎn)品只能單面光滑?，F(xiàn)樹脂含量高，制品強度低，產(chǎn)品只能單面光滑。現(xiàn)場粉塵大，工作環(huán)境差。場粉塵大，工

10、作環(huán)境差。12噴射成型的應用噴射成型的應用 噴射成型的效率達噴射成型的效率達15kg/min，適合于，適合于大型制件的制造大型制件的制造 利用噴射法可以制作汽車車身、船體、利用噴射法可以制作汽車車身、船體、廣告模型、整體衛(wèi)生間、建筑構(gòu)件、機廣告模型、整體衛(wèi)生間、建筑構(gòu)件、機器外罩、容器、大型浮雕等。器外罩、容器、大型浮雕等。13 樹脂傳遞模塑成型（樹脂傳遞模塑成型（壓注成型）：壓注成型）： 先將增強劑置于模具中形成一定的形先將增強劑置于模具中形成一定的形狀，再將樹脂注射進入模具、浸漬纖維并狀，再將樹脂注射進入模具、浸漬纖維并固化。固化。 是纖維增強聚合物基復合材料的主要是纖維增強聚合物基復合材

11、料的主要成型工藝之一。成型工藝之一。 四、四、 樹脂傳遞模塑成型樹脂傳遞模塑成型 (Resin Transfer Molding，RTM)14優(yōu)點：優(yōu)點： 1.1.閉模操作，污染環(huán)境小，有機物揮發(fā)量閉模操作，污染環(huán)境小，有機物揮發(fā)量少遠低于手糊成型。少遠低于手糊成型。 2.2.成型效率高，可制成兩面光制品。成型效率高，可制成兩面光制品。 3.3.增強材料可按設(shè)計進行鋪放。增強材料可按設(shè)計進行鋪放。 4.4.原材料及能源消耗少，投資少。原材料及能源消耗少，投資少。缺點：缺點： 模具設(shè)計和加工比較復雜模具設(shè)計和加工比較復雜RTM成型工藝特點成型工藝特點15 將浸漬樹脂的紗或絲束纏繞在回轉(zhuǎn)芯將浸漬樹

12、脂的紗或絲束纏繞在回轉(zhuǎn)芯模（模（Mandrel）上，在室溫或較高溫度）上，在室溫或較高溫度下常壓固化成型。是一種生產(chǎn)各種尺寸下常壓固化成型。是一種生產(chǎn)各種尺寸（直徑（直徑6mm-6m）回轉(zhuǎn)體的有效方法。）回轉(zhuǎn)體的有效方法。 根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學狀態(tài)，分為理化學狀態(tài)，分為干法纏繞干法纏繞、濕法纏繞濕法纏繞和和半干法纏繞半干法纏繞三種。三種。 五、五、 纏繞成型纏繞成型 （Filament Winding）16纏繞成型的特點纏繞成型的特點優(yōu)優(yōu)點：點： 比強度高，超過鈦合金。比強度高，超過鈦合金。 制品質(zhì)量高而穩(wěn)定，易實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)。制品質(zhì)量高而

13、穩(wěn)定，易實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)。 成本較低，通常采用無捻粗紗作原料，生產(chǎn)效率高。成本較低，通常采用無捻粗紗作原料，生產(chǎn)效率高。缺點：缺點： 制品呈各向異性，強度的方向性較明顯；層間剪切強制品呈各向異性，強度的方向性較明顯；層間剪切強度低。度低。 制品的幾何形狀有局限性，僅適用于制造圓柱體，制品的幾何形狀有局限性，僅適用于制造圓柱體，設(shè)備及輔助設(shè)備較多，投資較大。設(shè)備及輔助設(shè)備較多，投資較大。17宇航及軍事領(lǐng)域：宇航及軍事領(lǐng)域： 火箭發(fā)動機殼體，火箭發(fā)射管、雷達罩；火箭發(fā)動機殼體，火箭發(fā)射管、雷達罩； 小型導彈、魚雷、水雷等；小型導彈、魚雷、水雷等； 直升機螺旋槳、起落架、尾部構(gòu)件、穩(wěn)定器直升機

14、螺旋槳、起落架、尾部構(gòu)件、穩(wěn)定器等；等； 商業(yè)領(lǐng)域：商業(yè)領(lǐng)域： 石油或天然氣儲罐、壓力容器、防腐管道，石油或天然氣儲罐、壓力容器、防腐管道，車載升降臺，汽車板簧及驅(qū)動軸、氣輪機葉片車載升降臺，汽車板簧及驅(qū)動軸、氣輪機葉片等。等。纏繞成型的應用纏繞成型的應用18 將浸漬樹脂膠液的連續(xù)纖維，通過成將浸漬樹脂膠液的連續(xù)纖維，通過成型模具，在模腔內(nèi)加熱固化成型，在牽型模具，在模腔內(nèi)加熱固化成型，在牽引拉力作用下連續(xù)拉出型材制品。引拉力作用下連續(xù)拉出型材制品。 該工藝適用于制造各種不同形狀的管、該工藝適用于制造各種不同形狀的管、棒、角形、工字形、槽型、板材等型材。棒、角形、工字形、槽型、板材等型材。六、

15、六、 拉擠成型拉擠成型（Pultrusion）19優(yōu)優(yōu)點：點： 1.1.設(shè)備造價低、效率高、可連續(xù)生產(chǎn)任意設(shè)備造價低、效率高、可連續(xù)生產(chǎn)任意長的各種異型制品。原材料的有效利用率高，長的各種異型制品。原材料的有效利用率高，基本上無邊角廢料?；旧蠠o邊角廢料。缺點：缺點： 1.1.它只能加工不含有凹凸結(jié)構(gòu)的長條狀制它只能加工不含有凹凸結(jié)構(gòu)的長條狀制品和板狀制品。品和板狀制品。 2.2.制品性能的方向性強，剪切強度較低，制品性能的方向性強，剪切強度較低，必須嚴格控制工藝參數(shù)。必須嚴格控制工藝參數(shù)。 20 將模壓料置將模壓料置于金屬對模于金屬對模中，在一定的中，在一定的溫度和壓力、溫度和壓力、下，壓制

16、成型下，壓制成型為制品的一種為制品的一種成型工藝成型工藝 七、七、 模壓成型模壓成型（Molding） 模壓示意圖模壓示意圖21 將經(jīng)過預混或預浸的短纖維物料在模具中成型為復將經(jīng)過預混或預浸的短纖維物料在模具中成型為復合材料制品。合材料制品。 樹脂基體：樹脂基體：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等 玻璃纖維：玻璃纖維：長度為長度為30-50mm，纖維含量為，纖維含量為5060。 由于模壓料中玻璃纖維含量較大，流動困難，因此其由于模壓料中玻璃纖維含量較大，流動困難，因此其成型壓力比其他工藝要高。成型壓力比其他工藝要高。 主要用于制備高強度異型復合材料制品或具有耐腐主要用于制備高強度異型復合

17、材料制品或具有耐腐蝕、耐熱等特殊性能的制品。蝕、耐熱等特殊性能的制品。短纖維料模壓法短纖維料模壓法22 用不飽和聚酯樹脂作為粘結(jié)劑充分浸漬短用不飽和聚酯樹脂作為粘結(jié)劑充分浸漬短切纖維或氈片、經(jīng)增稠而得。切纖維或氈片、經(jīng)增稠而得。優(yōu)點：優(yōu)點：成型工藝較簡單，模壓溫度和壓力低，成成型工藝較簡單，模壓溫度和壓力低，成 型速率快。適合大面積制品的成型。型速率快。適合大面積制品的成型。缺點：缺點：設(shè)備造價高，設(shè)備操作及過程控制復雜，設(shè)備造價高，設(shè)備操作及過程控制復雜， 對產(chǎn)品設(shè)計的要求較高。對產(chǎn)品設(shè)計的要求較高。片狀模塑料（片狀模塑料（SMC）模壓法）模壓法23 氈料模壓法：氈料模壓法：將連續(xù)玻璃纖維預

18、浸氈剪裁成所需形將連續(xù)玻璃纖維預浸氈剪裁成所需形 狀，在金屬對模中壓制成制品。狀，在金屬對模中壓制成制品。 碎布料模壓法：碎布料模壓法：將浸漬的玻璃布或其他織物的下腳將浸漬的玻璃布或其他織物的下腳料剪成碎塊，在模具中壓制成制品。該法適用于形狀簡料剪成碎塊，在模具中壓制成制品。該法適用于形狀簡單、性能要求一般的復合材料制品。單、性能要求一般的復合材料制品。 層壓模壓法：層壓模壓法：是將預浸漬的玻璃布或其他織物裁剪成是將預浸漬的玻璃布或其他織物裁剪成所需形狀，在金屬對模中層疊鋪設(shè)壓制成異型制品。所需形狀，在金屬對模中層疊鋪設(shè)壓制成異型制品。它適用于大型薄壁制品或形狀簡單而有特殊要求的制品。它適用于

19、大型薄壁制品或形狀簡單而有特殊要求的制品。模壓成型類型模壓成型類型24 纏繞模壓法：纏繞模壓法：將預浸漬的玻璃纖維或布將預浸漬的玻璃纖維或布帶纏繞在一定的模型上，再在金屬對模中帶纏繞在一定的模型上，再在金屬對模中加熱加壓成型制品。它適用于有特殊要求加熱加壓成型制品。它適用于有特殊要求的管材或回轉(zhuǎn)體截面制品。的管材或回轉(zhuǎn)體截面制品。 織物模壓法：織物模壓法：預先織成二維或三維織物預先織成二維或三維織物浸漬樹脂后，在金屬對模中壓制成型。有浸漬樹脂后，在金屬對模中壓制成型。有更好的重復性和可靠性。更好的重復性和可靠性。25 定向鋪設(shè)模壓法：定向鋪設(shè)模壓法：按制品的受力狀態(tài)進行定按制品的受力狀態(tài)進行定

20、向鋪設(shè)，然后將定向鋪設(shè)的坯料放在金屬對模向鋪設(shè)，然后將定向鋪設(shè)的坯料放在金屬對模內(nèi)成型。這種方法適用于單向、雙向大應力制內(nèi)成型。這種方法適用于單向、雙向大應力制品的制造。品的制造。 預成型坯模壓法：預成型坯模壓法：先將玻璃纖維用吸附法制先將玻璃纖維用吸附法制成與制品形狀相似的預成型坯，再把它放入金成與制品形狀相似的預成型坯，再把它放入金屬模具內(nèi)、預成型坯上倒入配制好的樹脂，在屬模具內(nèi)、預成型坯上倒入配制好的樹脂，在一定的溫度壓力下壓制成型。這種方法適用于一定的溫度壓力下壓制成型。這種方法適用于形狀復雜制品。形狀復雜制品。26 是在手糊成型的未固化制品上，通是在手糊成型的未固化制品上，通過橡膠袋或聚乙烯、聚丙烯醇袋向其過橡膠袋或聚乙烯、聚丙烯醇袋向其施加氣體或液體壓力使制品在壓力下施加氣體或液體壓力使制品在壓力下密實、固化成型。密實、固化成型。 袋壓成型工藝可分為兩種：袋壓成型工藝可分為兩種： 加壓袋法、真空袋法加壓袋法、真空袋法袋壓成型袋壓成型 27 加壓袋法：加壓袋法：將未固化的制將未固化的制品表面放上一個品表面放上一個橡膠袋，固定好橡膠袋，固定好上蓋板，然后通上蓋板，然后通入壓縮空氣或蒸入壓縮空氣或蒸汽，使制品表面汽，使制品表面承受一定壓力，承受一定壓力，同時受熱固化而同時受熱固化而成制品。成制品。加壓袋法加壓袋法28 真空袋法：真空袋法： 將未固化制品，將未固化制