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聚合物基復(fù)合材料第一章聚合物基復(fù)合材料第一章第一章緒論1.1復(fù)合材料發(fā)展史
單一的材料往往很難滿足生產(chǎn)和科技部門對(duì)材料性能的要求,因而復(fù)合材料得以快速發(fā)展。①?gòu)?fù)合材料的定義:是由兩種或兩種以上不同物理和化學(xué)性質(zhì)的材料,通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的多相材料。(較之前述聚合物改性,相區(qū)尺寸大。)
第一章緒論1.1復(fù)合材料發(fā)展史
②復(fù)合材料的特點(diǎn):這種通過(guò)宏觀或微觀復(fù)合的新型材料,組分之間存在著明顯的界面。各組分保持各自固有特性的同時(shí)可最大限度地發(fā)揮各種組分的優(yōu)點(diǎn),賦予單一材料所不具備的優(yōu)良特殊性能。復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性。②復(fù)合材料的特點(diǎn):
通常復(fù)合材料中至少有兩相,其中一相在復(fù)合材料中是連續(xù)的,稱為基體,另一相被基體所包容,稱為增強(qiáng)相(或增強(qiáng)材料)。
③發(fā)展情況:古代:如:草梗合泥筑墻、麻纖維和土漆復(fù)合制漆器近代:如:砂石、水泥及水混合固結(jié)的混凝土材料;在混凝土中加入鋼筋后,形成的鋼筋混凝土?,F(xiàn)代:聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料通常復(fù)合材料中至少有兩相,其中一相在復(fù)合材料中是連續(xù)的,20世紀(jì)初:酚醛樹脂+紙、布等層壓制品1940-1960年代:玻璃纖維增強(qiáng)合成樹脂1960-1970年代:碳纖維、芳綸(Kevlar)等纖維出現(xiàn),與環(huán)氧樹脂復(fù)合可已用于飛機(jī)、火箭的主承力件上。1980-1990年代:纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的時(shí)代,其中以鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用最為廣泛。1990年以后:碳/碳材料、多功能復(fù)合材料,如智能復(fù)合材料和梯度功能材料等。20世紀(jì)初:酚醛樹脂+紙、布等層壓制品復(fù)合材料發(fā)展很快基質(zhì):水泥、石灰熱固性樹脂熱塑性樹脂特種樹脂增強(qiáng)材料:礦物纖維金屬纖維玻璃纖維合成纖維特種纖維以滿足航空航天、汽車、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。復(fù)合材料發(fā)展很快1.2復(fù)合材料的種類
1.復(fù)合材料的種類
①按材料基體性質(zhì)分1.2復(fù)合材料的種類
1.復(fù)合材料的種類
①按材料基體性質(zhì)
②按分散相的形態(tài)和配置分類
②按分散相的形態(tài)和配置分類
③按復(fù)合材料的性能分類
結(jié)構(gòu)復(fù)合材料功能復(fù)合材料智能復(fù)合材料③按復(fù)合材料的性能分類2.聚合物基復(fù)合材料以有機(jī)聚合物為基體,纖維類增強(qiáng)材料為增強(qiáng)劑的復(fù)合材料。聚合物基體:作粘結(jié)劑,可使載荷分布均勻,并傳遞到纖維上。增強(qiáng)材料:纖維類,可使材料承受壓縮和剪切。2.聚合物基復(fù)合材料聚合物基體:熱固性樹脂、熱塑性樹脂熱固性樹脂:環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂熱塑性樹脂:PP、PA、ABS、PC、PET、POM等增強(qiáng)材料:玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等形態(tài):長(zhǎng)纖維(布、帶、氈)熱固性樹脂長(zhǎng)纖維、短切纖維熱塑性樹脂
聚合物基體:熱固性樹脂、熱塑性樹脂性能特點(diǎn)
較高的比強(qiáng)度和比模量(剛度)、抗疲勞性能好、減震性好、耐高溫、成型工藝簡(jiǎn)單、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。
①玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料(GFRP)
以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料,熱固性塑料為基體的纖維增強(qiáng)塑料,俗稱玻璃鋼。特點(diǎn):密度?。?.6-2.0g/cm3比鋁輕、)、比強(qiáng)度高(比合金鋼高),耐腐蝕、電絕緣。性能特點(diǎn)
玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂是GFRP中綜合性能最好的;玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹脂是GFRP中耐熱性較好的;玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯是GFRP中加工性較好的??碢118頁(yè)表2-1-1各種玻璃鋼與金屬性能的比較。②玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(FR-TP)
玻璃纖維(短切纖維或長(zhǎng)纖維)作為增強(qiáng)材料,熱塑性塑料為基體的纖維增強(qiáng)塑料。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂是GFRP中綜合性能最好的;玻璃纖
特點(diǎn)是具有更輕的密度1.1-1.6g/cm3
,比強(qiáng)度高,蠕變性大大改善。
對(duì)于短切纖維、其含量可加到30%-40%,制品的沖擊強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性提高。
看P119頁(yè)表2-1-2
金屬與玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的比強(qiáng)度比較特點(diǎn)是具有更輕的密度1.1-1.6g/cm3,比強(qiáng)度3.碳基復(fù)合材料①碳/碳復(fù)合材料
碳纖維或各種碳織物增強(qiáng)碳或石墨化的樹脂碳(或?yàn)r青)以及化學(xué)氣相沉積(CVD)碳所形成的復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)碳復(fù)合材料。幾乎完全由元素碳組成,故能承受極高的溫度和極大的加熱速率,力學(xué)性能優(yōu),一定的化學(xué)惰性。3.碳基復(fù)合材料
制備工藝
P123圖2.1.1石墨化的C/C復(fù)合材料②碳纖維與基體的選擇
碳纖維:堿金屬及雜質(zhì)含量低,高強(qiáng)、高模和較大的斷裂伸長(zhǎng)率。
基體樹脂:殘?zhí)悸矢摺⒂姓承?、流變性好以及與碳纖維具有良好的物理相容性。制備工藝
常用浸漬劑:呋喃樹脂、酚醛樹脂、石油瀝青、煤焦油等。③碳基復(fù)合材料的應(yīng)用
特性:高比強(qiáng)度、比模量、耐燒蝕、傳熱導(dǎo)電、自潤(rùn)滑等。導(dǎo)彈、宇航:高性能燒蝕材料,噴管系統(tǒng)航空工業(yè):摩擦系數(shù)小,熱熔大。飛機(jī)剎車片汽車工業(yè):發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件、傳動(dòng)系統(tǒng)部件等常用浸漬劑:呋喃樹脂、酚醛樹脂、石油瀝青、煤焦油等。4.混雜纖維復(fù)合材料①定義:兩種或兩種以上纖維混雜增強(qiáng)一種基體所構(gòu)成的復(fù)合材料。如:碳纖維+玻璃纖維意義:節(jié)約成本,實(shí)現(xiàn)較寬的物理和力學(xué)性能,達(dá)到單一纖維不能達(dá)到的單項(xiàng)或組合性能。②結(jié)構(gòu)形式兩種纖維在混雜復(fù)合材料中的分布看P127圖2.1.44.混雜纖維復(fù)合材料③應(yīng)用
由于成本降低,可用于軍工大型件的制備及民用結(jié)構(gòu)材料的制備。5.功能復(fù)合材料
指除具有良好的力學(xué)性能外,還同時(shí)具備某一其他特殊性能的復(fù)合材料。如導(dǎo)電、磁性、壓電、摩擦、含能、隱身、電磁屏蔽、抗聲納、抗X射線輻射、燒蝕等。③應(yīng)用6.生物體復(fù)合材料
生物體材料必須滿足的基本生物學(xué)要求化學(xué)性能穩(wěn)定生物適應(yīng)性(組織和血液適應(yīng)性)不顯毒性和過(guò)敏反應(yīng)不產(chǎn)生代謝異常在體內(nèi)不產(chǎn)生劣化和分解。
6.生物體復(fù)合材料生物體復(fù)合材料:生物用金屬材料、生物陶瓷和醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料:看P138表2-1-7新領(lǐng)域:研究既能滿足各種生物學(xué)和力學(xué)性能的要求,又具備某一生物功能的材料生物體復(fù)合材料:生物用金屬材料、生物陶瓷和醫(yī)用高分子材料7.智能復(fù)合材料智能材料(未來(lái)新材料)指材料特性智能化,即材料特性隨時(shí)間和場(chǎng)所相應(yīng)地變化。如:能變硬軟變的材料(部分智能水凝膠)能向外部告知狀態(tài)的材料(智能傳感器)能產(chǎn)生新陳代謝的材料-(自我修復(fù)材料)7.智能復(fù)合材料
作業(yè):1.什么是復(fù)合材料?有何特點(diǎn)?2.聚合物基復(fù)合材料一般有哪兩相組成?性能上有何特點(diǎn)?3.什么是生物體復(fù)合材料和智能復(fù)合材料?作業(yè):
第二章
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法2.1增強(qiáng)纖維的種類及基本性能主要品種有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、尼龍、聚酯纖維以及硼纖維、晶須等。1.玻璃纖維化學(xué)組成主要是SiO2
BO3MgOAl2O3
①主要性能:拉伸強(qiáng)度高、模量較低耐熱性非常好、軟化點(diǎn)可達(dá)850℃左右第二章
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料良好的絕緣性取決于含堿量(無(wú)堿、中堿等)不燃、化學(xué)穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定、價(jià)廉
②形態(tài):有紗、布、帶、短切纖維、氈等形式如玻璃鋼基布(01.02.03.04),主要用于制備玻璃鋼(GFRP)
良好的絕緣性取決于含堿量(無(wú)堿、中堿等)玻璃纖維紗無(wú)堿玻璃纖維布玻璃絲布(玻璃鋼用布)短切玻璃纖維玻璃纖維針刺氈玻璃纖維復(fù)合土工布玻璃纖維紗無(wú)堿玻璃纖維布玻璃絲布(玻璃鋼用布)短切玻璃纖維玻2.碳纖維
①品種:聚丙烯腈基碳纖維瀝青基碳纖維黏膠基碳纖維制備工藝:原絲的制備——原絲的預(yù)氧化——炭化(保護(hù)氣氛下N2,含碳90-99%)有高強(qiáng)度高模碳纖維、活性碳纖維等2.碳纖維
②主要性能力學(xué)性能密度小、比強(qiáng)度、比模量高(高于金屬材料2-4倍)、斷裂伸長(zhǎng)率低。熱性能耐高低溫-180℃仍弱軟,1900℃以上才出現(xiàn)永久塑性變形,導(dǎo)熱好、線膨脹系數(shù)小(比鋼材小幾十倍)。②主要性能化學(xué)性能耐腐蝕性好,可在王水中長(zhǎng)期使用。電性能沿纖維方向?qū)щ娦院?,可與銅相比。摩擦系數(shù)小、自潤(rùn)滑
諸多優(yōu)良性能使它在宇宙航空、汽車、體育用品等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。目前,我國(guó)沿用日本東麗的碳纖維系列,如T300、T700、T800,尚未建立實(shí)用而完整的自主品牌號(hào)系列。
化學(xué)性能24K碳纖維6K平紋碳纖維布
斜紋碳纖維布碳纖維制成的繩-耐高溫繩東麗碳纖維布-微量的樹脂浸滲后單向排列碳纖維預(yù)浸布24K碳纖維6K平紋碳纖維布斜紋碳纖維布3.芳綸纖維(芳香族聚酰胺,英文為Aramidfiber(杜邦公司的商品名為Kevlar)①品種:
對(duì)位芳酰胺纖維(PPTA)(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)1414
如:美國(guó)杜邦的Kevlar纖維,荷蘭阿克蘇諾貝爾(AkzoNobel)公司(已與帝人合并)的Twaron纖維,3.芳綸纖維(芳香族聚酰胺,英文為Aramidfiber
日本帝人公司的Technora纖維俄羅斯的Terlon纖維等。間位芳酰胺纖維(PMIA)1313
如美國(guó)杜邦的Nomex、Conex、Fenelon纖維等制備:采用液晶紡絲技術(shù),我國(guó)成品得率低,成本高,產(chǎn)品基本無(wú)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,制備技術(shù)急需提高。日本帝人公司的Technora纖維②主要性能力學(xué)性能
彈性模量高(剛性和無(wú)機(jī)纖維類似),強(qiáng)度高(目前是有機(jī)纖維中最大的),密度小、韌性好,抗壓、抗蠕變、抗疲勞。熱性能耐熱性好、可在-195~260℃使用。不易燃
②主要性能電性能電絕緣性好,阻尼性好。其他性能抗磨擦、磨耗,耐腐蝕、易加工。
密度小的高強(qiáng)、高模增強(qiáng)材料。主要用于宇宙航空、汽車輪胎(運(yùn)輸帶)、建筑加固等領(lǐng)域。電性能芳綸長(zhǎng)絲(帝人Technora,1414)芳綸纖維細(xì)紋布芳綸短纖-Kavlar1414
芳綸紙(Nomax,1313耐高溫、絕緣)芳綸纖維加固增強(qiáng)步芳綸長(zhǎng)絲(帝人Technora,1414)芳綸纖維細(xì)紋布芳4.晶須晶須:由高純度單晶生長(zhǎng)而成的短纖維。一般是直徑<30μm,長(zhǎng)度幾微米的針狀晶體。
①品種:金屬晶須如:鐵晶須、銅晶須、鋁晶須等陶瓷晶須如:SiC、SiN、Al2O3、石墨等
4.晶須
制備方法:晶須可從過(guò)飽和氣相、熔體、溶液或固體生長(zhǎng),常生產(chǎn)成不同規(guī)格的纖維,其使用形態(tài)有原棉、松纖維、氈或紙。制備方法:②主要性能晶須的高度取向結(jié)構(gòu)不僅使其具有高強(qiáng)度、高模量和高伸長(zhǎng)率,而且還具有電、光、磁、介電等性質(zhì)。
如鐵晶須就可在磁場(chǎng)中取向,制成定向纖維。
②主要性能
鈦酸鉀晶須
堿式硫酸鎂晶須鈦酸鉀纖維:也叫鈦酸鉀毛晶。有和玻璃纖維相近的力學(xué)性能,但不會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料表面不平整。鈦酸鉀晶須堿式硫酸鎂晶須鈦酸鉀纖維:也叫鈦酸鉀毛晶5.石棉纖維天然礦產(chǎn),比玻璃纖維便宜。不耐熱。對(duì)人體有害。許多國(guó)家選擇了全面禁用。
石棉板5.石棉纖維石棉板6.碳化硅纖維連續(xù)纖維、直徑10-15μm.
碳化硅包覆在鎢絲或碳纖維等芯絲上而形成的連續(xù)絲或紡絲和熱解而得到純碳化硅長(zhǎng)絲。
①制備:聚硅烷在400℃以上,發(fā)生熱轉(zhuǎn)位反應(yīng),使側(cè)鏈上的甲基以亞甲基的形式,導(dǎo)入主鏈的硅-硅間,形成聚碳硅烷(PCS),再以PCS為先驅(qū)體經(jīng)熔融紡絲、不熔化處理及高溫?zé)啥频谩?.碳化硅纖維②性能具有高強(qiáng)度、高模量?jī)?yōu)異的耐高溫氧化性、耐化學(xué)腐蝕性能,一種半導(dǎo)體材料(電阻率在106Ω.cm左右),通過(guò)改變?cè)辖M成或制備工藝條件可調(diào)節(jié)碳化硅纖維的電阻率,使其成為吸波材料(電阻率在101-103Ω.cm時(shí)纖維具有最佳吸波性能)②性能
日本實(shí)現(xiàn)了SiC纖維工業(yè)化生產(chǎn),我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)是第二個(gè)實(shí)現(xiàn)SiC纖維工業(yè)化生產(chǎn)的科研生產(chǎn)單位。應(yīng)用于航空、航天、兵器、艦艇、核能、熱機(jī)等領(lǐng)域。日本實(shí)現(xiàn)了SiC纖維工業(yè)化生產(chǎn),我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)是第二個(gè)實(shí)7.金屬與陶瓷纖維金屬纖維:鎢絲、鉬絲、不銹鋼絲
陶瓷纖維:SiO2:45%-55%,Al2O3:40%-50%
隔熱、保溫材料、制動(dòng)摩擦襯墊等。
BC纖維:以碳化硼為皮層,鎢絲為芯層,采用蒸汽沉積法制成的皮芯結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維。
7.金屬與陶瓷纖維陶瓷纖維氈
陶瓷纖維折疊塊陶瓷纖維紙
不銹鋼絲不銹鋼微絲陶瓷纖維氈陶瓷纖維折疊塊陶瓷纖維紙不銹鋼絲不銹鋼微絲8.混雜纖維玻璃纖維混碳纖維玻璃纖維混芳綸纖維等8.混雜纖維2.2纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法1.聚合物基復(fù)合材料的工藝特點(diǎn)材料的形成與制品的成型是同時(shí)完成的。工藝水平直接影響制品的性能如:界面性質(zhì)、固化工藝、纖維的預(yù)處理及排布方式、驅(qū)除氣泡情況等。成型比較方便樹脂在固化前有流動(dòng)性、纖維柔軟、依靠模具易制得具有一定形狀和尺寸要求的制品。尤其是在制備單件和小批量制品時(shí)較方便。2.2纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法1.聚合物基復(fù)合材料的工藝2.聚合物基復(fù)合材料的制備方法主要包括以下過(guò)程:
預(yù)浸料的制備、制件的鋪層、固化、制品的后處理與機(jī)械加工。生產(chǎn)流程圖P148
2.聚合物基復(fù)合材料的制備方法①預(yù)浸料及制備方法預(yù)浸料:將樹脂浸涂到纖維或纖維織物上,通過(guò)一定的處理后,形成的厚度均勻的薄片狀半成品。按紡織形成可分為預(yù)浸帶、預(yù)浸布、無(wú)紡布等。按排列形式:?jiǎn)蜗蝾A(yù)浸料、織物預(yù)浸料。按纖維種類:玻璃纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料及有機(jī)纖維預(yù)浸料一般在低溫下儲(chǔ)存,以保證使用時(shí)工藝性能。①預(yù)浸料及制備方法熱固性預(yù)浸料的制備
輪鼓纏繞法:適于實(shí)驗(yàn)室和小批量生產(chǎn)
輪鼓
輪鼓纏繞法工藝示意圖熱固性預(yù)浸料的制備輪鼓輪鼓纏繞
陳列排鋪法:連續(xù)生產(chǎn)單向或織物預(yù)浸料的方法,有干法(熱熔預(yù)浸)和濕法(浸漬樹脂溶劑揮發(fā))熱塑性預(yù)浸料的制備
預(yù)浸料技術(shù):樹脂完全浸漬纖維,有溶液浸漬(熱塑性樹脂溶解在溶劑中)和熔融浸漬(熱塑性樹脂擠出到模具中浸漬連續(xù)通過(guò)的纖維。樹脂要黏度低,高溫穩(wěn)定。)
陳列排鋪法:連續(xù)生產(chǎn)單向或織物預(yù)浸料的方法,有干法(熱熔
后浸漬技術(shù):樹脂以粉末或纖維包層等形式存在,完全的浸漬要在成型過(guò)程完成。有膜層疊(增強(qiáng)劑與樹脂薄膜交替鋪層,高溫高壓浸漬)、粉末浸漬(粉末分散在纖維束中,熱壓浸漬)及纖維混編(基體先紡成纖維再與增強(qiáng)纖維共紡混雜,高溫高壓浸漬)
片狀模塑料(Sheetmoldingcompound
SMC)工藝:短切纖維增強(qiáng)復(fù)合材料預(yù)浸料。P150后浸漬技術(shù):樹脂以粉末或纖維包層等形式存在,完全的浸漬
短切纖維、填料及糊狀樹脂涂在塑料薄膜上,卷繞起來(lái)-成半成品.鋪疊在模具中熱壓成型。
玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性樹脂片材(簡(jiǎn)稱GMT)連續(xù)玻璃纖維氈或短切玻纖氈和粉狀熱塑性樹脂如聚丙烯復(fù)合而成的一種片狀模塑料。再經(jīng)模壓或沖壓成型。在轎車中作發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、建筑上作模板等。
短切纖維、填料及糊狀樹脂涂在塑料薄膜上,卷繞起來(lái)-成半DMC/BMC團(tuán)狀(散狀)模塑料(熱固性樹脂)
單向碳纖維預(yù)浸料
正在生產(chǎn)中的碳纖維預(yù)浸料SMC片狀模塑料(熱塑性樹脂)DMC/BMC團(tuán)狀(散狀)模塑料(熱固性樹脂)②制件成型工藝手糊成型
在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物,再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維織物,用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物,使其均勻浸膠并排除氣泡后,再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二層纖維織物,反復(fù)上述過(guò)程直至達(dá)到所需厚度為止。②制件成型工藝增強(qiáng)材料樹脂基體配置模具表面處理裁剪涂脫模劑干燥手糊成型固化脫模修整
圖2手糊成型工藝流程增強(qiáng)材料樹脂基體配置模具表面處理裁剪涂脫模劑干燥手糊成型固化
優(yōu)點(diǎn):
操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、制品尺寸不受限制可設(shè)計(jì)性好,適于多品種小批量生產(chǎn)。
缺點(diǎn):生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不一控制、操作條件差,生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制品性能較低等。制備汽車車體、漁船、貯槽、衛(wèi)生間、機(jī)車蒙皮等。優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、制品尺寸不受限制可設(shè)計(jì)性手糊成型制品(風(fēng)機(jī)外殼、連鎖快餐桌椅、汽車外圍配件)手糊成型制品(風(fēng)機(jī)外殼、連鎖快餐桌椅、汽車外圍配件)噴射成型
用噴槍將纖維和霧化樹脂同時(shí)噴到模具表面,經(jīng)輥壓、固化制取復(fù)合材料的方法。需用黏度適中、易霧化、脫氣泡的樹脂。常用不飽和聚酯樹脂。
將分別混有促進(jìn)劑和引發(fā)劑的不飽和聚酯樹脂從噴槍兩側(cè)(或在噴槍內(nèi)混合)噴出,同時(shí)將玻璃纖維無(wú)捻粗紗用切割機(jī)切斷并由噴槍中心噴出,與樹脂一起均勻沉積到模具上。
噴射成型
圖3噴射成型原理圖圖3噴射成型原理圖優(yōu)點(diǎn):和手糊成型相比,生產(chǎn)效率提高、勞動(dòng)強(qiáng)度降低。缺點(diǎn):制品厚度和纖維含量較難精確控制,孔隙率高,制品強(qiáng)度較低,施工現(xiàn)場(chǎng)污染和浪費(fèi)較大。制作浴盆、廣告模型、舞臺(tái)道具、容器、安全帽等。優(yōu)點(diǎn):和手糊成型相比,生產(chǎn)效率提高、勞動(dòng)強(qiáng)度降低。袋壓成型
將纖維預(yù)制件鋪放在模具中,蓋上柔軟的隔離膜,在熱壓下固化,形成具有一定結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。分為三種:如圖P151
真空袋壓成型(抽真空)壓力袋壓成型(通入壓縮空氣)熱壓罐成型(抽氣、加熱及加壓固化放在壓力罐中)袋壓成型對(duì)于熱壓罐成型優(yōu)點(diǎn):制品孔隙率低,纖維填充量大、致密性好、尺寸穩(wěn)定、性能優(yōu)異、適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn):生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低、袋材料昂貴、只講受熱壓罐體積限制等。制造航空、航天的領(lǐng)域的高性能結(jié)構(gòu)件。
對(duì)于熱壓罐成型模壓成型
是在封閉的模腔內(nèi),借助加熱和壓力固化成型的復(fù)合材料。將定量的模塑料或顆粒狀樹脂與短纖維的混合物放入敞開(kāi)的金屬模中,閉模后加熱使其熔化、充模、加熱交聯(lián)固化(或冷卻使其硬化),脫模后得復(fù)合材料制品。模壓成型
采用SMC模塑料一般包括如下工序:涂脫模劑——SMC裁剪——裝料——熱固化成型——脫?!拚旱臏囟?、壓力、時(shí)間是關(guān)鍵參數(shù)。
優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高,成型周期短,易于自動(dòng)化生產(chǎn),操作環(huán)境清潔衛(wèi)生、制品表面光潔、重現(xiàn)性好。缺點(diǎn):模壓制品受樹脂類型、纖維種類、含量、分布、長(zhǎng)度及樹脂類型等影響較大。采用SMC模塑料一般包括如下工序:SMC戶外配電箱箱體SMC模壓汽車零部件SMC火車內(nèi)飾模壓件BMC避雷絕緣支架SMC戶外配電箱箱體SMC模壓汽車零部件SMC火車內(nèi)飾模壓件纏繞成型
是將浸漬了樹脂的紗或絲束纏繞在回轉(zhuǎn)芯模上、常壓下在室溫或較高溫度下固化成型的一種復(fù)合材料制造工藝。纖維經(jīng)過(guò)樹脂槽后,用軋輥除去纖維中多余的樹脂,通過(guò)計(jì)算機(jī)控制將纖維按一定的纏繞方式和角度纏繞在芯模上,固化、脫模。
纏繞成型
圖4
纏繞成型工藝示意圖圖4纏繞成型工藝示意圖
優(yōu)點(diǎn):可按性能要求配置增強(qiáng)材料,生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
缺點(diǎn):制品形狀受限制,大多只能生產(chǎn)管狀制品,對(duì)于彎頭類材料還未實(shí)用化。制備固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、管道、電絕緣制品、機(jī)床傳動(dòng)軸、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片等。優(yōu)點(diǎn):可按性能要求配置增強(qiáng)材料,生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定拉擠成型
是將浸漬過(guò)樹脂膠液的連續(xù)纖維束或帶狀織物在牽引裝置作用下通過(guò)成型模定型,在模中固化或固化爐中固化,制成具有一定橫截面形狀和長(zhǎng)度不受限制的復(fù)合材料型材的方法。
P153成型示意圖主要由基體浸漬裝置、預(yù)成型膜、加熱主成型模、牽引裝置和切斷裝置組成。拉擠成型
優(yōu)點(diǎn):可連續(xù)成型、制品長(zhǎng)度不受限制,生產(chǎn)效率高、制品性能穩(wěn)定其力學(xué)性能尤其是縱向力學(xué)性能突出。缺點(diǎn):拉擠工藝參數(shù)對(duì)制品性能影響較大。拉擠速度與基體材料、制品壁厚、加熱方法等因素密切相關(guān),加熱方式與增強(qiáng)材料種類有關(guān)。主要制品為工字鋼、槽鋼、異型截面管材、實(shí)芯棒等。優(yōu)點(diǎn):可連續(xù)成型、制品長(zhǎng)度不受限制,生產(chǎn)效率高、制品性能玻璃纖維異型材(拉擠成型)玻璃纖維異型材(拉擠成型)玻璃纖維異型材(拉擠成型)玻璃纖維異型材(拉擠成型)
作業(yè):
1、復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維有哪幾種?對(duì)于碳纖維和芳綸纖維請(qǐng)介紹它們的品種和主要性能。
2.聚合物基復(fù)合材料在制備中包括哪些基本過(guò)程?什么是預(yù)浸料?SMC和BMC指的是什么?
3.聚合物基復(fù)合材料的制件成型工藝有哪幾類?各有何優(yōu)缺點(diǎn)?作業(yè):
聚合物基復(fù)合材料第一章聚合物基復(fù)合材料第一章第一章緒論1.1復(fù)合材料發(fā)展史
單一的材料往往很難滿足生產(chǎn)和科技部門對(duì)材料性能的要求,因而復(fù)合材料得以快速發(fā)展。①?gòu)?fù)合材料的定義:是由兩種或兩種以上不同物理和化學(xué)性質(zhì)的材料,通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的多相材料。(較之前述聚合物改性,相區(qū)尺寸大。)
第一章緒論1.1復(fù)合材料發(fā)展史
②復(fù)合材料的特點(diǎn):這種通過(guò)宏觀或微觀復(fù)合的新型材料,組分之間存在著明顯的界面。各組分保持各自固有特性的同時(shí)可最大限度地發(fā)揮各種組分的優(yōu)點(diǎn),賦予單一材料所不具備的優(yōu)良特殊性能。復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性。②復(fù)合材料的特點(diǎn):
通常復(fù)合材料中至少有兩相,其中一相在復(fù)合材料中是連續(xù)的,稱為基體,另一相被基體所包容,稱為增強(qiáng)相(或增強(qiáng)材料)。
③發(fā)展情況:古代:如:草梗合泥筑墻、麻纖維和土漆復(fù)合制漆器近代:如:砂石、水泥及水混合固結(jié)的混凝土材料;在混凝土中加入鋼筋后,形成的鋼筋混凝土?,F(xiàn)代:聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料通常復(fù)合材料中至少有兩相,其中一相在復(fù)合材料中是連續(xù)的,20世紀(jì)初:酚醛樹脂+紙、布等層壓制品1940-1960年代:玻璃纖維增強(qiáng)合成樹脂1960-1970年代:碳纖維、芳綸(Kevlar)等纖維出現(xiàn),與環(huán)氧樹脂復(fù)合可已用于飛機(jī)、火箭的主承力件上。1980-1990年代:纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的時(shí)代,其中以鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用最為廣泛。1990年以后:碳/碳材料、多功能復(fù)合材料,如智能復(fù)合材料和梯度功能材料等。20世紀(jì)初:酚醛樹脂+紙、布等層壓制品復(fù)合材料發(fā)展很快基質(zhì):水泥、石灰熱固性樹脂熱塑性樹脂特種樹脂增強(qiáng)材料:礦物纖維金屬纖維玻璃纖維合成纖維特種纖維以滿足航空航天、汽車、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。復(fù)合材料發(fā)展很快1.2復(fù)合材料的種類
1.復(fù)合材料的種類
①按材料基體性質(zhì)分1.2復(fù)合材料的種類
1.復(fù)合材料的種類
①按材料基體性質(zhì)
②按分散相的形態(tài)和配置分類
②按分散相的形態(tài)和配置分類
③按復(fù)合材料的性能分類
結(jié)構(gòu)復(fù)合材料功能復(fù)合材料智能復(fù)合材料③按復(fù)合材料的性能分類2.聚合物基復(fù)合材料以有機(jī)聚合物為基體,纖維類增強(qiáng)材料為增強(qiáng)劑的復(fù)合材料。聚合物基體:作粘結(jié)劑,可使載荷分布均勻,并傳遞到纖維上。增強(qiáng)材料:纖維類,可使材料承受壓縮和剪切。2.聚合物基復(fù)合材料聚合物基體:熱固性樹脂、熱塑性樹脂熱固性樹脂:環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂熱塑性樹脂:PP、PA、ABS、PC、PET、POM等增強(qiáng)材料:玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等形態(tài):長(zhǎng)纖維(布、帶、氈)熱固性樹脂長(zhǎng)纖維、短切纖維熱塑性樹脂
聚合物基體:熱固性樹脂、熱塑性樹脂性能特點(diǎn)
較高的比強(qiáng)度和比模量(剛度)、抗疲勞性能好、減震性好、耐高溫、成型工藝簡(jiǎn)單、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。
①玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料(GFRP)
以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料,熱固性塑料為基體的纖維增強(qiáng)塑料,俗稱玻璃鋼。特點(diǎn):密度?。?.6-2.0g/cm3比鋁輕、)、比強(qiáng)度高(比合金鋼高),耐腐蝕、電絕緣。性能特點(diǎn)
玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂是GFRP中綜合性能最好的;玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹脂是GFRP中耐熱性較好的;玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯是GFRP中加工性較好的??碢118頁(yè)表2-1-1各種玻璃鋼與金屬性能的比較。②玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(FR-TP)
玻璃纖維(短切纖維或長(zhǎng)纖維)作為增強(qiáng)材料,熱塑性塑料為基體的纖維增強(qiáng)塑料。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂是GFRP中綜合性能最好的;玻璃纖
特點(diǎn)是具有更輕的密度1.1-1.6g/cm3
,比強(qiáng)度高,蠕變性大大改善。
對(duì)于短切纖維、其含量可加到30%-40%,制品的沖擊強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性提高。
看P119頁(yè)表2-1-2
金屬與玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的比強(qiáng)度比較特點(diǎn)是具有更輕的密度1.1-1.6g/cm3,比強(qiáng)度3.碳基復(fù)合材料①碳/碳復(fù)合材料
碳纖維或各種碳織物增強(qiáng)碳或石墨化的樹脂碳(或?yàn)r青)以及化學(xué)氣相沉積(CVD)碳所形成的復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)碳復(fù)合材料。幾乎完全由元素碳組成,故能承受極高的溫度和極大的加熱速率,力學(xué)性能優(yōu),一定的化學(xué)惰性。3.碳基復(fù)合材料
制備工藝
P123圖2.1.1石墨化的C/C復(fù)合材料②碳纖維與基體的選擇
碳纖維:堿金屬及雜質(zhì)含量低,高強(qiáng)、高模和較大的斷裂伸長(zhǎng)率。
基體樹脂:殘?zhí)悸矢?、有粘性、流變性好以及與碳纖維具有良好的物理相容性。制備工藝
常用浸漬劑:呋喃樹脂、酚醛樹脂、石油瀝青、煤焦油等。③碳基復(fù)合材料的應(yīng)用
特性:高比強(qiáng)度、比模量、耐燒蝕、傳熱導(dǎo)電、自潤(rùn)滑等。導(dǎo)彈、宇航:高性能燒蝕材料,噴管系統(tǒng)航空工業(yè):摩擦系數(shù)小,熱熔大。飛機(jī)剎車片汽車工業(yè):發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件、傳動(dòng)系統(tǒng)部件等常用浸漬劑:呋喃樹脂、酚醛樹脂、石油瀝青、煤焦油等。4.混雜纖維復(fù)合材料①定義:兩種或兩種以上纖維混雜增強(qiáng)一種基體所構(gòu)成的復(fù)合材料。如:碳纖維+玻璃纖維意義:節(jié)約成本,實(shí)現(xiàn)較寬的物理和力學(xué)性能,達(dá)到單一纖維不能達(dá)到的單項(xiàng)或組合性能。②結(jié)構(gòu)形式兩種纖維在混雜復(fù)合材料中的分布看P127圖2.1.44.混雜纖維復(fù)合材料③應(yīng)用
由于成本降低,可用于軍工大型件的制備及民用結(jié)構(gòu)材料的制備。5.功能復(fù)合材料
指除具有良好的力學(xué)性能外,還同時(shí)具備某一其他特殊性能的復(fù)合材料。如導(dǎo)電、磁性、壓電、摩擦、含能、隱身、電磁屏蔽、抗聲納、抗X射線輻射、燒蝕等。③應(yīng)用6.生物體復(fù)合材料
生物體材料必須滿足的基本生物學(xué)要求化學(xué)性能穩(wěn)定生物適應(yīng)性(組織和血液適應(yīng)性)不顯毒性和過(guò)敏反應(yīng)不產(chǎn)生代謝異常在體內(nèi)不產(chǎn)生劣化和分解。
6.生物體復(fù)合材料生物體復(fù)合材料:生物用金屬材料、生物陶瓷和醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料:看P138表2-1-7新領(lǐng)域:研究既能滿足各種生物學(xué)和力學(xué)性能的要求,又具備某一生物功能的材料生物體復(fù)合材料:生物用金屬材料、生物陶瓷和醫(yī)用高分子材料7.智能復(fù)合材料智能材料(未來(lái)新材料)指材料特性智能化,即材料特性隨時(shí)間和場(chǎng)所相應(yīng)地變化。如:能變硬軟變的材料(部分智能水凝膠)能向外部告知狀態(tài)的材料(智能傳感器)能產(chǎn)生新陳代謝的材料-(自我修復(fù)材料)7.智能復(fù)合材料
作業(yè):1.什么是復(fù)合材料?有何特點(diǎn)?2.聚合物基復(fù)合材料一般有哪兩相組成?性能上有何特點(diǎn)?3.什么是生物體復(fù)合材料和智能復(fù)合材料?作業(yè):
第二章
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法2.1增強(qiáng)纖維的種類及基本性能主要品種有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、尼龍、聚酯纖維以及硼纖維、晶須等。1.玻璃纖維化學(xué)組成主要是SiO2
BO3MgOAl2O3
①主要性能:拉伸強(qiáng)度高、模量較低耐熱性非常好、軟化點(diǎn)可達(dá)850℃左右第二章
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料良好的絕緣性取決于含堿量(無(wú)堿、中堿等)不燃、化學(xué)穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定、價(jià)廉
②形態(tài):有紗、布、帶、短切纖維、氈等形式如玻璃鋼基布(01.02.03.04),主要用于制備玻璃鋼(GFRP)
良好的絕緣性取決于含堿量(無(wú)堿、中堿等)玻璃纖維紗無(wú)堿玻璃纖維布玻璃絲布(玻璃鋼用布)短切玻璃纖維玻璃纖維針刺氈玻璃纖維復(fù)合土工布玻璃纖維紗無(wú)堿玻璃纖維布玻璃絲布(玻璃鋼用布)短切玻璃纖維玻2.碳纖維
①品種:聚丙烯腈基碳纖維瀝青基碳纖維黏膠基碳纖維制備工藝:原絲的制備——原絲的預(yù)氧化——炭化(保護(hù)氣氛下N2,含碳90-99%)有高強(qiáng)度高模碳纖維、活性碳纖維等2.碳纖維
②主要性能力學(xué)性能密度小、比強(qiáng)度、比模量高(高于金屬材料2-4倍)、斷裂伸長(zhǎng)率低。熱性能耐高低溫-180℃仍弱軟,1900℃以上才出現(xiàn)永久塑性變形,導(dǎo)熱好、線膨脹系數(shù)?。ū蠕摬男资叮?。②主要性能化學(xué)性能耐腐蝕性好,可在王水中長(zhǎng)期使用。電性能沿纖維方向?qū)щ娦院?,可與銅相比。摩擦系數(shù)小、自潤(rùn)滑
諸多優(yōu)良性能使它在宇宙航空、汽車、體育用品等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。目前,我國(guó)沿用日本東麗的碳纖維系列,如T300、T700、T800,尚未建立實(shí)用而完整的自主品牌號(hào)系列。
化學(xué)性能24K碳纖維6K平紋碳纖維布
斜紋碳纖維布碳纖維制成的繩-耐高溫繩東麗碳纖維布-微量的樹脂浸滲后單向排列碳纖維預(yù)浸布24K碳纖維6K平紋碳纖維布斜紋碳纖維布3.芳綸纖維(芳香族聚酰胺,英文為Aramidfiber(杜邦公司的商品名為Kevlar)①品種:
對(duì)位芳酰胺纖維(PPTA)(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)1414
如:美國(guó)杜邦的Kevlar纖維,荷蘭阿克蘇諾貝爾(AkzoNobel)公司(已與帝人合并)的Twaron纖維,3.芳綸纖維(芳香族聚酰胺,英文為Aramidfiber
日本帝人公司的Technora纖維俄羅斯的Terlon纖維等。間位芳酰胺纖維(PMIA)1313
如美國(guó)杜邦的Nomex、Conex、Fenelon纖維等制備:采用液晶紡絲技術(shù),我國(guó)成品得率低,成本高,產(chǎn)品基本無(wú)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,制備技術(shù)急需提高。日本帝人公司的Technora纖維②主要性能力學(xué)性能
彈性模量高(剛性和無(wú)機(jī)纖維類似),強(qiáng)度高(目前是有機(jī)纖維中最大的),密度小、韌性好,抗壓、抗蠕變、抗疲勞。熱性能耐熱性好、可在-195~260℃使用。不易燃
②主要性能電性能電絕緣性好,阻尼性好。其他性能抗磨擦、磨耗,耐腐蝕、易加工。
密度小的高強(qiáng)、高模增強(qiáng)材料。主要用于宇宙航空、汽車輪胎(運(yùn)輸帶)、建筑加固等領(lǐng)域。電性能芳綸長(zhǎng)絲(帝人Technora,1414)芳綸纖維細(xì)紋布芳綸短纖-Kavlar1414
芳綸紙(Nomax,1313耐高溫、絕緣)芳綸纖維加固增強(qiáng)步芳綸長(zhǎng)絲(帝人Technora,1414)芳綸纖維細(xì)紋布芳4.晶須晶須:由高純度單晶生長(zhǎng)而成的短纖維。一般是直徑<30μm,長(zhǎng)度幾微米的針狀晶體。
①品種:金屬晶須如:鐵晶須、銅晶須、鋁晶須等陶瓷晶須如:SiC、SiN、Al2O3、石墨等
4.晶須
制備方法:晶須可從過(guò)飽和氣相、熔體、溶液或固體生長(zhǎng),常生產(chǎn)成不同規(guī)格的纖維,其使用形態(tài)有原棉、松纖維、氈或紙。制備方法:②主要性能晶須的高度取向結(jié)構(gòu)不僅使其具有高強(qiáng)度、高模量和高伸長(zhǎng)率,而且還具有電、光、磁、介電等性質(zhì)。
如鐵晶須就可在磁場(chǎng)中取向,制成定向纖維。
②主要性能
鈦酸鉀晶須
堿式硫酸鎂晶須鈦酸鉀纖維:也叫鈦酸鉀毛晶。有和玻璃纖維相近的力學(xué)性能,但不會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料表面不平整。鈦酸鉀晶須堿式硫酸鎂晶須鈦酸鉀纖維:也叫鈦酸鉀毛晶5.石棉纖維天然礦產(chǎn),比玻璃纖維便宜。不耐熱。對(duì)人體有害。許多國(guó)家選擇了全面禁用。
石棉板5.石棉纖維石棉板6.碳化硅纖維連續(xù)纖維、直徑10-15μm.
碳化硅包覆在鎢絲或碳纖維等芯絲上而形成的連續(xù)絲或紡絲和熱解而得到純碳化硅長(zhǎng)絲。
①制備:聚硅烷在400℃以上,發(fā)生熱轉(zhuǎn)位反應(yīng),使側(cè)鏈上的甲基以亞甲基的形式,導(dǎo)入主鏈的硅-硅間,形成聚碳硅烷(PCS),再以PCS為先驅(qū)體經(jīng)熔融紡絲、不熔化處理及高溫?zé)啥频谩?.碳化硅纖維②性能具有高強(qiáng)度、高模量?jī)?yōu)異的耐高溫氧化性、耐化學(xué)腐蝕性能,一種半導(dǎo)體材料(電阻率在106Ω.cm左右),通過(guò)改變?cè)辖M成或制備工藝條件可調(diào)節(jié)碳化硅纖維的電阻率,使其成為吸波材料(電阻率在101-103Ω.cm時(shí)纖維具有最佳吸波性能)②性能
日本實(shí)現(xiàn)了SiC纖維工業(yè)化生產(chǎn),我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)是第二個(gè)實(shí)現(xiàn)SiC纖維工業(yè)化生產(chǎn)的科研生產(chǎn)單位。應(yīng)用于航空、航天、兵器、艦艇、核能、熱機(jī)等領(lǐng)域。日本實(shí)現(xiàn)了SiC纖維工業(yè)化生產(chǎn),我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)是第二個(gè)實(shí)7.金屬與陶瓷纖維金屬纖維:鎢絲、鉬絲、不銹鋼絲
陶瓷纖維:SiO2:45%-55%,Al2O3:40%-50%
隔熱、保溫材料、制動(dòng)摩擦襯墊等。
BC纖維:以碳化硼為皮層,鎢絲為芯層,采用蒸汽沉積法制成的皮芯結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維。
7.金屬與陶瓷纖維陶瓷纖維氈
陶瓷纖維折疊塊陶瓷纖維紙
不銹鋼絲不銹鋼微絲陶瓷纖維氈陶瓷纖維折疊塊陶瓷纖維紙不銹鋼絲不銹鋼微絲8.混雜纖維玻璃纖維混碳纖維玻璃纖維混芳綸纖維等8.混雜纖維2.2纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法1.聚合物基復(fù)合材料的工藝特點(diǎn)材料的形成與制品的成型是同時(shí)完成的。工藝水平直接影響制品的性能如:界面性質(zhì)、固化工藝、纖維的預(yù)處理及排布方式、驅(qū)除氣泡情況等。成型比較方便樹脂在固化前有流動(dòng)性、纖維柔軟、依靠模具易制得具有一定形狀和尺寸要求的制品。尤其是在制備單件和小批量制品時(shí)較方便。2.2纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法1.聚合物基復(fù)合材料的工藝2.聚合物基復(fù)合材料的制備方法主要包括以下過(guò)程:
預(yù)浸料的制備、制件的鋪層、固化、制品的后處理與機(jī)械加工。生產(chǎn)流程圖P148
2.聚合物基復(fù)合材料的制備方法①預(yù)浸料及制備方法預(yù)浸料:將樹脂浸涂到纖維或纖維織物上,通過(guò)一定的處理后,形成的厚度均勻的薄片狀半成品。按紡織形成可分為預(yù)浸帶、預(yù)浸布、無(wú)紡布等。按排列形式:?jiǎn)蜗蝾A(yù)浸料、織物預(yù)浸料。按纖維種類:玻璃纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料及有機(jī)纖維預(yù)浸料一般在低溫下儲(chǔ)存,以保證使用時(shí)工藝性能。①預(yù)浸料及制備方法熱固性預(yù)浸料的制備
輪鼓纏繞法:適于實(shí)驗(yàn)室和小批量生產(chǎn)
輪鼓
輪鼓纏繞法工藝示意圖熱固性預(yù)浸料的制備輪鼓輪鼓纏繞
陳列排鋪法:連續(xù)生產(chǎn)單向或織物預(yù)浸料的方法,有干法(熱熔預(yù)浸)和濕法(浸漬樹脂溶劑揮發(fā))熱塑性預(yù)浸料的制備
預(yù)浸料技術(shù):樹脂完全浸漬纖維,有溶液浸漬(熱塑性樹脂溶解在溶劑中)和熔融浸漬(熱塑性樹脂擠出到模具中浸漬連續(xù)通過(guò)的纖維。樹脂要黏度低,高溫穩(wěn)定。)
陳列排鋪法:連續(xù)生產(chǎn)單向或織物預(yù)浸料的方法,有干法(熱熔
后浸漬技術(shù):樹脂以粉末或纖維包層等形式存在,完全的浸漬要在成型過(guò)程完成。有膜層疊(增強(qiáng)劑與樹脂薄膜交替鋪層,高溫高壓浸漬)、粉末浸漬(粉末分散在纖維束中,熱壓浸漬)及纖維混編(基體先紡成纖維再與增強(qiáng)纖維共紡混雜,高溫高壓浸漬)
片狀模塑料(Sheetmoldingcompound
SMC)工藝:短切纖維增強(qiáng)復(fù)合材料預(yù)浸料。P150后浸漬技術(shù):樹脂以粉末或纖維包層等形式存在,完全的浸漬
短切纖維、填料及糊狀樹脂涂在塑料薄膜上,卷繞起來(lái)-成半成品.鋪疊在模具中熱壓成型。
玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性樹脂片材(簡(jiǎn)稱GMT)連續(xù)玻璃纖維氈或短切玻纖氈和粉狀熱塑性樹脂如聚丙烯復(fù)合而成的一種片狀模塑料。再經(jīng)模壓或沖壓成型。在轎車中作發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、建筑上作模板等。
短切纖維、填料及糊狀樹脂涂在塑料薄膜上,卷繞起來(lái)-成半DMC/BMC團(tuán)狀(散狀)模塑料(熱固性樹脂)
單向碳纖維預(yù)浸料
正在生產(chǎn)中的碳纖維預(yù)浸料SMC片狀模塑料(熱塑性樹脂)DMC/BMC團(tuán)狀(散狀)模塑料(熱固性樹脂)②制件成型工藝手糊成型
在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物,再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維織物,用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物,使其均勻浸膠并排除氣泡后,再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二層纖維織物,反復(fù)上述過(guò)程直至達(dá)到所需厚度為止。②制件成型工藝增強(qiáng)材料樹脂基體配置模具表面處理裁剪涂脫模劑干燥手糊成型固化脫模修整
圖2手糊成型工藝流程增強(qiáng)材料樹脂基體配置模具表面處理裁剪涂脫模劑干燥手糊成型固化
優(yōu)點(diǎn):
操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、制品尺寸不受限制可設(shè)計(jì)性好,適于多品種小批量生產(chǎn)。
缺點(diǎn):生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不一控制、操作條件差,生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制品性能較低等。制備汽車車
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