復(fù)合材料的手糊成型工藝

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畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)

報(bào)告(論文)題目：聚合物基復(fù)合材料手糊成型工藝

作者所在系部：材料工程系

作者所在專業(yè)：高分子材料應(yīng)用技術(shù)

作者所在班級(jí)：07841作者姓名：趙向男

作者學(xué)號(hào)：20073084128指導(dǎo)教師姓名：彭燕

完成時(shí)刻：2010年5月25日

北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制

隨著社會(huì)科技與經(jīng)濟(jì)的飛快進(jìn)展，復(fù)合材料在國內(nèi)外有非常大的應(yīng)用與進(jìn)展，同時(shí)在各個(gè)領(lǐng)域占領(lǐng)了越來越重要的地位。復(fù)合材料的成型工藝辦法非常多，本文著重介紹手糊成型工藝辦法的特點(diǎn)、工藝流程以及成型過程中遇到的咨詢題和解決辦法等。

關(guān)鍵字：復(fù)合材料手糊成型工藝流程。

Alongwiththesocialeconomyandtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,compositematerialsathomeandabroad,hasgreatdevelopmentandapplicationindifferentfieldsandoccupyamoreandmoreimportantrole.Compositesformingprocess,thispaperintroducesmanymethodstohandlay-upmoldingmethod,processandmoldingprocessproblemsandsolvingmethods.

Keywords:compositematerialsmoldingpastehandprocess.

名目

摘要IAbstrctII

前言聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用與進(jìn)展(1)

1.1復(fù)合材料的定義(1)

1.2復(fù)合材料的分類(1)

1.3聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用與進(jìn)展(1)

1.3.1復(fù)合材料在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用與進(jìn)展(1)

1.3.2在交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用(2)

1.3.3在建造工業(yè)中的應(yīng)用(3)

1.3.4在電子工業(yè)中的應(yīng)用(3)

1.3.5在其他方面的應(yīng)用(3)

1.4復(fù)合材料成型工藝(3)

1.5本文研究方向(5)

第二章復(fù)合材料手糊成型工藝(6)

2.1手糊成型工藝定義(6)

2.2手糊成型工藝辦法分類(6)

2.3手糊成型工藝特點(diǎn)(6)

2.4手糊成型工藝原材料(6)

2.4.1選用的原材料必須滿腳的要求：(6)

2.4.2手糊成型工藝的原材料(7)

2.5手糊成型工藝流程(14)

第三章妨礙手糊成型制品質(zhì)量的因素(17)

3.1施工人員因素(17)

3.2施工工藝的妨礙(17)

3.3原材料的妨礙(18)

4.4含膠量的妨礙(19)

3.5施工環(huán)境的妨礙(19)

第四章手糊成型工藝中常見的缺陷及解決辦法(21)

4.1氣泡(21)

4.2流膠(21)

4.3分層(21)

4.4裂紋(21)

結(jié)論錯(cuò)誤！未定義書簽。致謝(23)

參考文獻(xiàn)(24)

前言聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用與進(jìn)展

1.1復(fù)合材料的定義

復(fù)合材料（CompositeMaterials）,一詞大約浮現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，由于其具有高度的復(fù)雜性多樣性存在著多種頗為嚴(yán)格的定義，國內(nèi)最權(quán)威的是兩院院士師昌緒給出的比較全面完整的定義，那個(gè)定義的敘述是：“復(fù)合材料是有有機(jī)高分子，無機(jī)非金屬或金屬等幾類別同材料經(jīng)過復(fù)合工藝組合而成的新型材料，它既能保留原組分材料的要緊特XXX，又經(jīng)過復(fù)合效應(yīng)而獲得原組分所別具備的性能，與普通材料的簡單混合有本質(zhì)的區(qū)不?！?/p>

1.2復(fù)合材料的分類

復(fù)合材料的分類辦法非常多。

依照基體材料類型分類，有①金屬基復(fù)合材料；②無機(jī)非金屬基復(fù)合材料；

③聚合物基復(fù)合材料。無機(jī)非金屬基復(fù)合材料中最重要的是陶瓷基復(fù)合材料和碳基復(fù)合材料如碳/碳復(fù)合材料。在聚合物基復(fù)合材料中，又有熱固性樹脂基復(fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料，以及單組分聚合物基復(fù)合材料和共混聚合物基復(fù)合材料之分。

依照分散相的形態(tài)分類，有①延續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；②纖維織物、編織體增強(qiáng)復(fù)合材料；③片狀材料增強(qiáng)復(fù)合材料；④短纖維或晶須增強(qiáng)復(fù)合材料；⑤顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料；⑥納米增強(qiáng)復(fù)合材料。

依照增強(qiáng)纖維的類型分類，有①碳纖維復(fù)合材料；②玻璃纖維復(fù)合材料；③有機(jī)纖維復(fù)合材料；④硼纖維、碳化硅復(fù)合材料；⑤混雜纖維復(fù)合材料等。

本文要緊介紹聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用與進(jìn)展。

1.3聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用與進(jìn)展

聚合物基復(fù)合材料是一種新型材料，輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、抗斷裂、耐疲勞，對(duì)國防工業(yè)尤其是航空航天工業(yè)特殊重要，在國民經(jīng)濟(jì)其他工業(yè)部門也獲得越來越多的應(yīng)用。

1.3.1復(fù)合材料在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用與進(jìn)展

沒多久前，碳纖維復(fù)合材料只能在軍用飛機(jī)上用作主結(jié)構(gòu)，然而，由于技術(shù)進(jìn)展的進(jìn)步，先進(jìn)復(fù)合材料已開始在民航客機(jī)上也應(yīng)用作主結(jié)構(gòu)，如機(jī)身、機(jī)翼等。

[1]目前，復(fù)合材料技術(shù)已成為妨礙飛機(jī)進(jìn)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，逐漸應(yīng)用于飛機(jī)等結(jié)構(gòu)的主承力構(gòu)件中，西方先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)上復(fù)合材料使用量已達(dá)結(jié)構(gòu)總分量的25%以上。飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，復(fù)合材料最常見的結(jié)構(gòu)形式有板殼、實(shí)體、夾層、桿梁等結(jié)

構(gòu)。板殼結(jié)構(gòu)如機(jī)翼蒙皮，實(shí)體結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)連接件，夾層結(jié)構(gòu)如某些薄翼型和楔型結(jié)構(gòu)，桿梁結(jié)構(gòu)如梁、肋、壁板。

在航空工業(yè)先進(jìn)國家，樹脂基復(fù)合材料的總體進(jìn)展水平非常好地滿腳了當(dāng)代最新型飛機(jī)的相應(yīng)需求。尤其關(guān)于軍用飛機(jī)而言，樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造技術(shù)差不多達(dá)到成熟的工程化應(yīng)用水平。表1給出樹脂基復(fù)合材料在軍用飛機(jī)上的一些典型用例。[2]

表1樹脂基復(fù)合材料在軍用飛機(jī)上的一些典型用例

復(fù)合材料在航天上要緊應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱殼體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)彈和運(yùn)載火箭的間段結(jié)構(gòu)、液氫儲(chǔ)箱結(jié)構(gòu)、儀器艙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)彈和衛(wèi)星整流罩結(jié)構(gòu)，導(dǎo)彈防熱材料以及衛(wèi)星的各種結(jié)構(gòu)。航天結(jié)構(gòu)材料也記憶了從金屬到玻璃鋼再進(jìn)展到ACM的時(shí)期，典型的例子是固體發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體。

1.3.2在交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用

復(fù)合材料在汽車、火車、輪船等交通工具中的應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，復(fù)合材料的產(chǎn)品逐年增加，交通運(yùn)輸業(yè)的用量所占比例向來最大。汽車創(chuàng)造業(yè)中，要緊使用玻纖增強(qiáng)塑料（熱固性和熱塑性塑料）用作車身、發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)零部件、車頂和進(jìn)氣路管；碳纖維復(fù)合材料近年來也日益增多的用于汽車內(nèi)，要緊用作車身外板、車門、進(jìn)氣路管和活門蓋等。

1.3.3在建造工業(yè)中的應(yīng)用

建造業(yè)是聚合物復(fù)合材料最大的消費(fèi)行業(yè)之一。多年來，未增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料向來用于建造行業(yè)空載軸承應(yīng)用領(lǐng)域，如：輔料、廚房用具、浴室、覆蓋層等其他方面。過去十年間，人們向來致力于將增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料（PRC）應(yīng)用到建造業(yè)中的承載應(yīng)用領(lǐng)域。普通來說，RPC材料的潛在優(yōu)勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：高強(qiáng)度、高剛度、裁剪的耐久性、良好的疲勞性能、多方面用途裝配功能以及較低的維護(hù)成本。所以，調(diào)查顯示增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料要緊應(yīng)用于翻修、式樣翻新、混凝土的替代增強(qiáng)物等領(lǐng)域；在個(gè)不事情下，應(yīng)用于整個(gè)纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中。

1.3.4在電子工業(yè)中的應(yīng)用

電子工業(yè)是近20年來迅速進(jìn)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，電子功能材料是電子元器件和電子裝備的基礎(chǔ)和支撐，廣泛應(yīng)用在電子行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著電子元器件創(chuàng)造技術(shù)的飛躍進(jìn)步，電子產(chǎn)品正向小型輕量薄型化、高性能化、多功能化的方向進(jìn)展，進(jìn)而推動(dòng)電子材料的別斷進(jìn)步。用復(fù)合材料制作的電子功能材料種類非常多，最具代表性的是印刷線路板基板材料。作為連接和支撐電子器件的印刷線路板，它應(yīng)用在眾多的電子產(chǎn)品中，是必別可少的部件。復(fù)合材料在電子工業(yè)中的另一大類應(yīng)用是制作各種天饋線，包括反射面和天線罩，還有饋源、波導(dǎo)等高頻部件。

[4]

1.3.5在其他方面的應(yīng)用

在造船工業(yè)中，復(fù)合材料用于生產(chǎn)各種工作艇、漁船、交通船、摩托艇、救生艇、游船、軍用的掃雷艇及潛水艇等。

在防腐設(shè)備中，復(fù)合材料特殊是玻璃鋼具有較高的耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性，為化工防腐提供了新材料。用玻璃鋼創(chuàng)造的化工腐蝕設(shè)備，要緊有大型的儲(chǔ)槽、容器，傳質(zhì)用各種管道、彎頭、三通、管接頭等配件，通風(fēng)管道，咽痛，風(fēng)機(jī)，泵，閥門等。

復(fù)合材料還應(yīng)用于體育用品中的各種體育器材，如撐桿、弓箭、賽車、滑板、賽艇、皮艇、劃槳等。

在農(nóng)漁業(yè)方面用于蔬菜、花卉、水產(chǎn)養(yǎng)殖、養(yǎng)雞、養(yǎng)豬等各種溫室，以及糧倉、飼料倉、化糞槽、水渠、噴霧器、花盆、牛奶運(yùn)送車、糞便運(yùn)輸車等。1.4復(fù)合材料成型工藝

復(fù)合材料成型工藝是復(fù)合材料工業(yè)的進(jìn)展基礎(chǔ)和條件。隨著復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，復(fù)合材料工業(yè)得到迅速進(jìn)展，其老成型工藝日臻完善，新的成型辦法別斷涌現(xiàn)，目前聚合物基復(fù)合材料的成型辦法已有20余種，習(xí)慣著熱固性和熱塑性復(fù)合材料制品的生產(chǎn)。

常見的復(fù)合材料成型辦法有：

（1）噴射成型工藝；

噴射成型時(shí)經(jīng)過噴槍將短切纖維和霧化樹脂并且噴射到開模表面，經(jīng)輥壓、固化制取復(fù)合材料制件的辦法。其模具的預(yù)備與材料預(yù)備等與手糊成型基本相同，要緊改革是使用一臺(tái)噴射設(shè)備，將手工裱糊與疊層工序變成了噴槍的機(jī)械延續(xù)作業(yè)。

噴射成型普通將分裝在兩個(gè)罐中的混有引發(fā)劑的樹脂和促進(jìn)劑的樹脂，由液壓泵或壓縮空氣按比例輸送從噴槍兩側(cè)(或在噴槍內(nèi)混合)霧化噴出，并且將玻璃纖維無捻粗紗用切割機(jī)切斷并由噴槍中心噴出，與樹脂一起均勻沉積到模具上。待沉積到一定厚度，用手輥滾壓，使纖維浸透樹脂、壓實(shí)并除去氣泡，再接著噴射，直至完成坯件制作，最終固化成型。

（2）樹脂傳遞模塑成型技術(shù)（RTM技術(shù)）

樹脂傳遞模塑（resintransfermoulding,RTM）是從濕法鋪層和注塑工藝中演變而來的一種新的復(fù)合材料成型工藝。它是一種適宜多品種、中批量、高質(zhì)量復(fù)合材料制品的低成本技術(shù)。由于別采納預(yù)浸料從而大大落低了復(fù)合材料的創(chuàng)造成本。創(chuàng)造預(yù)浸料需要昂貴的設(shè)備投資，操作的技術(shù)含量又相當(dāng)高；為防止樹脂的反應(yīng)又常常需要將預(yù)浸料存放于低溫條件，所以成本相當(dāng)高。采納樹脂傳遞模塑工藝時(shí)，只需要將形成結(jié)構(gòu)件的相應(yīng)纖維按一定的取向羅列成預(yù)成型體，然后向毛坯引入樹脂，隨著樹脂固化，最后制成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。

（3）袋壓法（壓力袋法）成型；

袋壓成型包括真空袋、壓力袋和真空袋-熱壓罐成型法。它是借助成型袋與模具之間抽真空形成的負(fù)壓或袋外施加壓力，使復(fù)合材料坯料緊貼模具，從而固化成型的辦法。袋壓成型的最大優(yōu)點(diǎn)是，僅用一具模具，就能夠得到形狀復(fù)雜、尺寸較大、質(zhì)量較好的制件，也能創(chuàng)造夾層結(jié)構(gòu)件。

下圖為真空袋成型的示意圖。

（4）手糊成型工藝；

手糊（也叫裱糊、層貼）成型是以手工業(yè)為主成型復(fù)合材料制件的辦法。手糊成型工藝的最大特群是以手工操作為主，適于多品種、小批量生產(chǎn)，且別受制品尺寸和形狀的限制。

其他成型技術(shù)還有：液壓釜法成型技術(shù)、熱膨脹模塑法成型技術(shù)、夾層結(jié)構(gòu)成型技術(shù)、模壓料生產(chǎn)工藝、ZMC模壓料注射技術(shù)、模壓成型工藝、層合板生產(chǎn)技術(shù)、卷制管成型技術(shù)、纖維纏繞制品成型技術(shù)、延續(xù)制板生產(chǎn)工藝、澆鑄成型技術(shù)、拉擠成型工藝、延續(xù)纏繞制管工藝、編織復(fù)合材料創(chuàng)造技術(shù)、熱塑性片狀模塑料創(chuàng)造技術(shù)及冷模沖壓成型工藝、注射成型工藝、擠出成型工藝等。

視所選用的樹脂基體材料的別同，上述辦法分不適用于熱固性和熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)，有點(diǎn)工藝兩者都適用。

復(fù)合材料制品成型工藝特點(diǎn)：與其它材料加工工藝相比，復(fù)合材料成型工藝具有如下特點(diǎn)：

（1）材料創(chuàng)造與制品成型并且完成

普通事情下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，也算是制品的成型過程。材料的性能必須依照制品的使用要求舉行設(shè)計(jì)，所以在造反材料、設(shè)計(jì)配比、確定纖維鋪層和成型辦法時(shí)，都必須滿腳制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。

（2）制品成型比較簡便

普通熱固性復(fù)合材料的樹脂基體，成型前是流淌液體，增強(qiáng)材料是柔軟纖維或織物，所以，用這些材料生產(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)備要比其它材料簡單的多，關(guān)于某些制品僅需一套模具便能生產(chǎn)。[4]

1.5本文研究方向

本文著重介紹聚合物基復(fù)合材料的手糊成型工藝。要緊包括手糊成型的原材料、工藝流程、妨礙制品的因素、制品容易產(chǎn)生的缺陷及解決方法。

第二章復(fù)合材料手糊成型工藝

2.1手糊成型工藝定義

手糊成型工藝又稱接觸成型工藝。是手工作業(yè)把玻璃纖維織物和樹脂交替鋪在模具上，然后固化成型為玻璃鋼制品的工藝。

2.2手糊成型工藝辦法分類

手糊成型分濕法和干法兩種：

濕法是將增強(qiáng)材料（布、帶、氈）用含或別含溶劑膠液直截了當(dāng)裱糊，其浸漬和預(yù)成型過程并且完成。濕法手糊成型的具體工藝過程是：先在模具上涂一層脫模劑，然后將加入固化劑的樹脂混合料均勻涂刷一層，再將纖維增強(qiáng)織物（按要求形狀尺寸裁剪好）直截了當(dāng)鋪設(shè)在膠層上，用刮刀、毛刷或壓輥迫使樹脂膠液均勻地浸入織物，并排除氣泡，待增強(qiáng)材料被樹脂膠液徹底浸透之后，再涂刷樹脂混合液，再鋪貼纖維織物，重復(fù)以上步驟直至完成制件糊制，然后再固化、脫模、修邊。目前約50%的玻璃鋼制品是采納濕法手糊工藝創(chuàng)造的。

干法手糊成型則是采納預(yù)浸料按鋪層序列層貼預(yù)成型，將浸漬和預(yù)成型過程分開，獲預(yù)成型毛坯后，再用模壓或真空袋—熱壓罐的成型辦法固化成型。干法手糊成型的具體工藝過程是：用預(yù)浸料為原料，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。2.3手糊成型工藝特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)是成型別受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡單、投資少、見效快。適宜我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的進(jìn)展。且工藝簡單、生產(chǎn)技術(shù)易掌握，只需通過短期培訓(xùn)即可舉行生產(chǎn)。易于滿腳產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要，可在產(chǎn)品別同部位任意增補(bǔ)增強(qiáng)材料；制品的樹脂含量高，耐腐蝕性能好。

缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低、速度慢、生產(chǎn)周期長、別宜大批量生產(chǎn)。且產(chǎn)品質(zhì)量別易操縱，性能穩(wěn)定性別高。產(chǎn)品力學(xué)性能較低。生產(chǎn)環(huán)境差、氣味大、加工時(shí)粉塵多，易對(duì)施工人員造成損害。

2.4手糊成型工藝原材料

2.4.1選用的原材料必須滿腳的要求：

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)格廉價(jià)、材料容易取得

2.4.2手糊成型工藝的原材料

（1）基體材料

復(fù)合材料是由增強(qiáng)材料和基體材料組成的，在復(fù)合材料的成型過程中，基體通過一系列物理的、化學(xué)的、和物理化學(xué)的復(fù)雜變化過程，與增強(qiáng)材料復(fù)合成為具有一定形狀的整體。所以，基體材料的性能直截了當(dāng)妨礙復(fù)合材料的性能，復(fù)合材料的成型辦法與工藝參數(shù)的挑選，要緊由基體的工藝性決定。

基體材料的基本組分及