复合材料认识实习报告

1、-复合材料认识实习报告复合092 06#王忠华2011年10月通过今天的实习，使我对复合材料的基本知识有了一个较为深刻的认识, 对复合材料的成型工艺有了一个大体的印象。下面将今天的所学、所观、 所感记录下来。10月25日青岛昊天船艇有限公司主要内容：讲解，自我认识与接触。公司负责人，解老师一、首先对船体玻璃钢进行简要介绍：1. 玻璃钢（玻璃纤维增强塑料，GFRP或FRP），由合成树脂和玻璃纤 维经复合工艺制作而成的一种功能型复合材料。性能特点：密度小，强度大，瞬间耐高温特性，良好的耐酸碱腐蚀性及不 易导热性、电绝缘性，但硬度还是比不上钢铁，当然这是复合材料的通病了 . 所以易做船体或游艇外壳。

2、2. 对树脂的认识： 按分子结构：邻苯型、对苯型、间苯型、双酚 A型、乙烯基型。 按功能：阻燃、耐热、光稳定、耐候、通用型等。昊天船艇公司用的就是多种不饱和聚酯树脂，不饱和聚酯树脂是复合材料 生产中用量最大的树脂，由含有不饱和键（固化时不饱和键打开交联）的 多元酸及多元醇反应生成。不饱和聚酯树脂：196#不饱和聚酯树脂，SR-1水溶性聚酯树脂，23#聚酯 树脂，低收缩聚酯树脂，模具胶衣，固化剂 02#,脱模剂01# 用于玻璃钢、纽扣、家具、雕塑及防腐。3 玻璃纤维及制品： 玻璃纤维：EC9-32，EC9-32X 3，EC-96X 5，EC11-2000等。 玻璃布：EWR800，EWR700

3、（单向布），EWR600，EWR400, EW170，EW13# 等。二、聚合物基复合材料（游艇模具）成型工艺：当然这一块公司并没有过多介绍，相对而言公司的手糊成型工艺较为简单， 只是耗费劳动力而已1 热塑性树脂挤出成型工艺：挤出成型工艺是借助旋转螺杆的推挤，使处在一定温度和压力下呈熔 融流动状态的热塑性物料连续地通过一个口模， 然后降低温度，硬化定型， 得到口模所限定形状的复合材料型材。 热塑性复合材料挤出造粒及应用：目前挤出成型主要用在热塑性复合 材料的造粒和型材生产两个方面。在热塑性树脂中加入一定比例的短切玻 璃纤维，进行预处理后，利用双螺杆挤出机和特制的复合机头进行挤出造 粒。该粒料即

4、可用于注射成型最终使用产品。 不同树脂基的复合材料，有 着不同的使用场合；如无梭织机的剑长，剑轮和气象部门使用的高刚性、 耐老化、耐大气腐蚀的测风气件等。 双螺杆挤出机作用：强制输送、混合作用、自洁作用、压延效应。2热固性复合材料成型工艺：SMC模压、缠绕、拉挤、RTM、手糊成型、不饱和聚酯加工及玻璃纤维 拉丝。树脂生产工艺纤维生产（玻璃纤维）：我国玻璃纤维生产，中碱纤维：无碱纤维 =2: 1。 玻璃纤维分类：E玻璃纤维（电绝缘性，无碱玻璃纤维）C玻璃纤维（耐化学腐蚀性，中碱玻璃纤维）A 玻璃纤维（高碱玻璃纤维）S/R玻璃纤维（高强度）M 玻璃纤维（高模量）AR 玻璃纤维（耐碱玻璃纤维）D 玻

5、璃纤维（低介电）手糊成型：用不饱和聚酯树脂、环氧树脂等室温固化的热固性树脂（就 是游艇外壳），将玻璃纤维及其织物等增强材料粘结在一起的一种无压或 低压成型方法，这就是公司的主要工艺.SMC模压工艺：将一定量的模压料在金属制件的对模内，于一定温度 和压力下压制而成的玻璃钢制品。树脂传递模塑RTM缠绕工艺 拉挤工艺：玻璃钢拉挤型材是以树脂为基体，玻璃纤维为增强材料， 配合一定助剂，经拉挤工艺连续生产的一种型材。学习感受：在对复合材料定义认识的基础上，了解了复合材料的种类，制 造复合材料的生产过程及分类。对参观的工厂情况有了大致印象。下面重点由该公司负责人介绍游艇外壳（玻璃钢）组成材料及手糊工艺；

6、参观游艇及手糊车间。I、手糊成型工艺：1 定义：玻璃钢成型加工成型工艺，以手工方式或简单工具辅助铺 放增强材料浸渍树脂成型玻璃钢制品的一种工艺方法。2 玻璃钢成型工艺：手糊为最基础的成型工艺，此外据我了解有RTM、模压、层压、SMC、 BMC、拉挤、喷射等。手糊成型工艺特点： 低压接触成型。人工成本低，手糊在我国所占的市场份额较发达国家高。（2）主要原材料： 树脂：a不饱和聚酯树脂（UP）196# （通用牌号）191# 195# （透明制品）33# 34# （胶衣树脂，耐热）b. 环氧树脂 E42 E44 616 618c. 乙烯基树脂d 酚醛树脂由于对生产者身体伤害较大，一般不用于手糊。 增

7、强材料：玻璃纤维主要选用无碱及中碱玻纤，高模及高强玻纤也有 选用。水泥基复合材料一般用高碱玻纤。织物形态：玻璃布、表面毡、针织毡、复合毡。 助剂：用量少，但有重要作用。a.固化剂：过氧化物，如过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰。b.促进剂：促进反应，如萘酸钻（环烷酸钻）、环己酮。例如不饱和聚 酯与苯乙烯单体加入过氧化甲乙酮促使反应发生，使反应物由液态变为固态。 添加剂:a. 填料：降低成本，降低树脂固化收缩，改善树脂性能。b. 触变剂：利用分子间粘合力。c增稠剂：增加树脂粘度，利于固化。d. 增韧剂：增加树脂韧性，降低脆性。e. 抗紫外线添加剂f. 低收缩添加剂：降低树脂收缩率。（3）手糊成型玻璃钢

8、过程：总体过程：原材料准备、模具加工制作、产品成型、后处理。 模具的加工制作：a.材料：木材、石膏、金属、蜡。模具初制：遵循“少量多次”原则。胶衣配制：例如196#树脂100份，固化剂（过氧化甲乙酮）2份，促进剂1 4份。配比时，应先向树脂中加入固化剂，搅拌均匀后，加入促进剂， 此时固化剂已被稀释，不会发生强烈反应（固化剂促进剂不得同时加入， 因为发生强烈氧化还原反应，轻则产生大量热，重则冒黑烟，发生火灾、 爆炸）。若胶衣短期使用，固化剂促进剂可同时加入；长期使用可采用预 促型树脂（树脂+促进剂）。例：E44环氧100份，固化剂（三乙基四胺）1012份，稀释剂1015 份；一次积层厚度w 7m

9、m （推荐4mm）；胶衣用量：两遍，每遍用量300500g/mA2o 工艺参数设计：t = m k t:厚度，mm. m：单位面积质量，Kg. k：厚度系数。t = t （玻纤）+ t （树脂）=1 X 0.34+1 X 0.90=0.34+0.90=1.24mm 层数n = A/t例：用200g/mA2的玻璃布，含胶量50%,制品厚度6mm,需多少层200g/mA2 的玻璃布？ （ S=1 mA2）t = m （纤维） k （纤维）+m （树脂） k （树脂）=0.2X 0.9+0.2X 0.34=0.2 x 1.24=0.248mmn = A/t = 6 - 0.248=24 层需树脂4.

10、8Kg，玻璃布4.8Kg （24m单位长度面积1口八2的玻璃布） 工艺条件：a.铺层b根据树脂固化配方，控制凝胶时间。最佳凝胶时间：成型操作后30min左右。控制方法：调整固化剂、促进剂用量。c. 对环境要求：温度15C，湿度w 75%d. 后处理（后固化处理为主）：80 5C,处理8小时。II、参观手糊成型车间：1.手糊车间：模具制作： 打磨：在模具基本成型后，要对其表面进行打磨处理（阴模打磨内表面，则相应产品外表面光洁度高；阳模打磨外表面，则产品内表面光洁度高）。一般采用人工打磨，用砂纸对表面进行处理。砂纸选用顺序由粗到细，以逐步提高表面光洁度，如可用200400600 800目的顺序，2

11、000 目以上即可进行抛光处理。 表面毡：薄，约 3050g/mA2. 腻子：填料加固化剂组成。手糊产品生产：在模具表面涂脱模剂后涂刷树脂铺放玻璃布，再涂刷树脂浸渍玻璃布，如此反复，直至需要厚度。固化后脱模，对产品进行机加工至所需要求。车间正在生产一雷达罩，采用191#不饱和聚酯树脂，中间有聚胺酯夹层。 生产过程中采用开放式喷发泡剂的方法，以减轻产品重量，增加透波性。学习及参观感受：深入了解了手糊的工艺过程。手糊成型生产效率低，劳 动强度大，成型周期长，且树脂中有害成分挥发使操作间内气味较大， 对 工人身体造成伤害。但由于我国劳动力成本低，因此手糊成型在我国复合 材料制造中占有很大比重。随着技

12、术发展，相信我国的复合材料及相关产 业会加大科技含量，改善目前状况。III、介绍复合材料模压成型的基本知识；由杨总介绍成型的基本知识；参观模压车间。一、复合材料的模压成型：1 特点：操作方便，容易成型，通过改变原料配比改变产品性能。成型 性好，成型后不需后序加工。2. SMC片材成型原材料：树脂：不饱和聚酯，苯乙烯稀释。若用于食品制品（如水箱），苯乙 烯含量要低，粘度要低（易于浸渍树脂），增稠快（不易粘手，易于进行 下一道工序），活性高（快速固化），耐高温（成型温度高），耐水性好（易于增稠），储存稳定性好。引发剂：模压成型过程中使树脂、苯乙烯聚合成型。要求：储存性好；根据温度不同选择引发剂，如

13、手糊选用低温引发剂，模 压选择高温引发剂；模具中流动性好；反应性高（模压过程中迅速与树脂 反应）。填料：一般为粉末状，如CaCQ、AI（0H）3、高岭土、玻璃珠等，可降 低产品成本。若用于阻燃，可选 AI（OH） 3 （高温时生成水）；填料若吸 油值高，对树脂需求量大，且较稠，不易浸渍树脂；提高耐磨性、导电性 可加入较硬填料（硅粉）或金属粉末、导电剂（如铝粉）；若减轻重量， 可加空心微珠；若要提高流动性，可加高龄土。低收缩添加剂：防止制品收缩变形大、翘曲（树脂一般为热固性，变 形大，加入低收缩添加剂一热塑性树脂， 可使树脂变形小，且使制品易着 色，改善制品外观）。 化学增稠剂：浸渍过程增稠慢，

14、一般不起作用，当加热至3540C时， 需很快增稠至模压需要粘度，一般选用 Ca、Mg的氧化物、氢氧化物。内脱模剂：防止粘模，避免每次模压时涂外脱模剂。需低于模压温度 熔化析至产品表面，一般选熔点120130C（模压温度140150C ）的 硬脂酸盐类（如硬脂酸锌）；若产品较厚，可选熔点7080C （硬脂酸）。 着色剂：色浆，饱和聚酯树脂（防止凝固）。颜料需耐高温，无毒性， 耐晒，着色力强。若不加，则制品显示填料颜色。若产品颜色不均，加入 润饰剂（防花剂）；部分颜料导电（如炭黑），在制作绝缘产品时避免使 用。增强材料：主要为纤维，对树脂糊浸渍性好，切割性好。 阻聚剂：在使用黑色色浆时，需加入（黑色吸热，温度高，易自聚）， 氢醌类。降粘剂：润滑分散剂。根据对产品要求的不同，表面经过不同处理（喷漆前需打磨，否则表面光 滑易掉漆）。模压过程： 加料：加在薄膜中间，给片材流动的空间，一般加料量=体积X 1.8（片 材大致比重，在1.62.0之间适当增减）。 成型时模具温度要求：取决于固化体系的情况（引发剂作用时温度高 低、产品薄厚）。 成型压力：简单制品压力可适当减小，易充模，制品可达到要求；复 杂制品需较大压力充模。 保温时间（固化时间）：按固化体系、制品薄厚确定。一般薄制品3040s/mm。 后处理：磨边、打孔等，对不影响制品的缺陷（针眼、气孔