复合材料工艺详解

1、复合材料工艺详解一一热固与热塑树脂热固性树脂成型工艺 手糊成型工艺手糊类手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型,室温或加热、无 压或低压条件下固化,脱模制成品的工艺方法.1 .原料：树脂：不饱和聚酯树脂,环氧树脂；纤维增强材料：玻纤制品无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、 单向织物,碳纤维,Kevlar纤维；辅助材料：稀释剂,填料,色料.2 .工艺过程：2.1 原材料准备2.1.1 胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间.手糊成型的胶液粘度限制在 0.2Pas0.8Pas之间为宜.环氧树脂可参加5% 15% 质量比的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醴等稀释剂进行调控.凝

2、胶时间：在一定温度条件下,树脂中参加定量的引发剂、促进剂或固化剂, 从粘流态到失去流动性,变成软胶状态的凝胶所需的时间.手糊作业前必须做凝 胶试验.但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间,制品的凝胶时间不仅与引 发剂、促进剂或固化剂有关,还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与外表 积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料参加量等有关.2.1.2 增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡.需要注意布的排向,同一铺层的拼接,布的剪裁.2.1.3 胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标：外观：颜色均匀,无杂质,粘稠状流体；酸值：10mgKOH/g 15mgKOH/g 树脂；凝胶时间：10min

3、15min；触变指数：5.56.5;贮存时间：25 C 6个月2.1.4 手糊制品厚度与层数计算手糊制品厚度一t:制品(铺层)的厚度；m：材料质量,Kg/m2; k：厚度常数,mm/(Kg- m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型S型C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度(Kg/m3)2.56; 2.49; 2.451.1 ; 1.2; 1.3; 1.41.1 ; 1.32.3; 2.5; 2.9kmm/(Kg m-2)0.391; 0.402; 0.4080.909; 0.837; 0.769; 0.7140.909; 0.7690.435; 0.400; 0.345铺层层数计算A n

4、-吗仗,A:手糊制品总厚度,mm；mf：增强纤维单位面积质量,Kg/m2；kf：增强纤维的厚度常数,mm/(Kg m-2)；kr：树脂基体的厚度常数,mm/(Kg m-2)；c：树脂与增强材料的质量比； n：增强材料铺层层数.2.2 糊制2.2.1 外表层(俗称胶衣层)涂刷刷两遍,方向正交；喷涂距离保持在 400-600mm之间.注意杜绝胶衣层内混入气泡和带入水, 喷涂过程中尽量减少苯乙烯的挥发,预防固化不良.2.2.2 铺层限制原那么：制品强度损失小,不影响外观质量和尺寸精度；施工方便.拼接形式有搭接和对接两种,以对接为宜.对接式铺层可保持纤维的平直性, 产 品外形不发生畸变,并且制品外形和

5、质量分布的重复性好.为不致降低接缝区强 度,各层的接缝必须错开,并在接缝区多加一层附加布.多层布的铺放也可以根据一个方向错开,形成阶梯接缝连接.将玻纤布厚度t与接缝距s之比称为铺层锥度z,即z=t/s.试验说明,z=1/100时,铺层强度与 模量最高,可作为施工限制参数.2.2.3 铺层二次固化拼接由于各种原因不适宜一次完成铺层固化的制品,如厚度超过7mm,需要两次拼接固化先纵向后横向,此处不多做阐述.2.3 固化手糊成型大多是室温固化, 应选择活化能和临界温度较低的引发剂. 在室温下, 引发剂不能分解出游离基低于临界温度,故必须加促进剂. 低温高湿不利于 不饱和聚酯树脂的固化.制品室温固化后

6、,有的需要再进行加热后处理.其作用为：使制品充分固化,从 而提升其耐化学腐蚀、耐候等性能；缩短生产周期,提升生产率.一般环氧玻璃 钢的热处理常限制在150c以内,聚酯玻璃钢限制在 50c80c之间.3 .手糊成型工艺流程图横县淮谷的脂胶液配滓睨tw和 r<7-手网VC 1 *强*隹40国化 UA 质模=> 后处理|_2> 枝芽 U> 利晶喷射成型工艺手糊类喷射成型：将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧 或是在喷枪内混 合喷出,同时将切断的玻纤无捻粗纱,由喷枪中央喷出,使其与树脂均匀混合, 沉积到模具上,当沉积到一定厚度时,用辗轮压实,使纤维浸透树脂,排除气泡,

7、固化后成制品.1 .工艺过程：1.1 原材料准备：树脂主要用不饱和聚酯树脂和无捻玻纤粗纱.1.2 模具准备准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等.1.3 喷射成型设备 喷射成型机分压力罐式和泵供式两种：泵式供胶喷射成型机,是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器 中,充分混合后再由喷枪喷出,称为枪内混合型.其组成局部为气动限制系统、 树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等.树脂泵和助剂泵由摇臂刚 性连接,调节助剂泵在摇臂上的位置,可保证配料比例.在空压机作用下,树脂 和助剂在混合器内均匀混合,经喷枪形成雾滴,与切断的纤维连续地喷射到模具 外表.这种喷射机只有一个胶液喷枪,结构简单,重

8、量轻,引发剂浪费少,但因 系内混合,使完后要立即清洗,以预防喷射堵塞.压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中,靠进入罐中的气体压 力,使胶液进入喷枪连续喷出.主要由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切 割喷射器、小车及支架组成.工作时,接通压缩空气气源,使压缩空气经过气水 别离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪,使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷 出,树脂雾化,玻纤分散,混合均匀后沉落到模具上.这种喷射机是树脂在喷枪 外混合,故不易堵塞喷枪嘴.2 .喷射成型工艺限制：纤维选用已处理的专用无捻粗纱.制品纤维含量限制在 28%-33%,纤维长度 一般为 25mm-50mm；树脂含量 喷射制品采

9、用不饱和聚酯树脂,树脂含量限制在 60%左右；雾化压力 当树脂粘度为0.2Pas,树脂罐压力为0.050.15MPa时,雾化压力 为0.30.55MPa,方能保证组分混合均匀；胶液粘度 应限制在0.3Pas-0.8Pas；触变度以1.5-4为宜；喷射量 喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关,喷嘴直径在1.2mm-3.5mm之间选 定,可使喷胶量在8g/s-60g/s之间调变；喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同,一般选用 20°夹角,喷枪与 模具的距离为350400mm.改变距离,要高速喷枪夹角,保证各组分在靠近模 具外表处交集混合,预防胶液飞失.3 .喷射成型考前须知：环境温度应限

10、制在25C,过高,易引起喷枪堵塞；过低,混合不均匀,固化慢；喷射机系统内不允许有水分要求独立管路供气,气体必须彻底除湿存在,否那么会影响产品质量；成型前,模具上先喷一层树脂,然后再喷树脂纤维混合层；喷射成型前,先调整气压,限制树脂和玻纤含量；喷枪要均匀移动,预防漏喷,不能走弧线,两行之间的重叠富庶小于1/3,要保证覆盖均匀和厚度均匀；喷完一层后,立即用辗轮压实,要注意棱角和凹凸外表,保证每层压平,排出 气泡,预防带起纤维造成毛刺；每层喷完后,要进行检查,合格后再喷下一层；最后一层要喷薄些,使外表光滑；特殊部位喷射：曲面时,喷射方向始终沿曲面法线方向；沟槽时,先喷四周和 侧面,然后再底部补喷适量

11、纤维；转角时,从夹角部位向外喷射；喷射机用完后要立即清洗,预防树脂固化,损坏设备.4 .喷射成型工艺流程图玻纤无捻用纱U切割反枪I_2唆好成型聚酯树脂u加热引发剂口静态混合促进剂0脱模固化树脂传递模塑成型RTM 手糊类RTM工艺：将液态热固性树脂通常为不饱和聚酯树脂及固化剂,由计量设 备分别从储桶内抽出,经静态混合器混合均匀,注入事先铺有玻纤增强材料的密 封模内,经固化、脱模、后加工而成制品.1 .工艺过程：1.1 原材料准备：不饱和聚酯树脂 和玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布；1.2 填料：填料对RTM工艺很重要,它不仅能降低本钱,改善性能,而且能在 树脂固化放热阶段吸收热量.常用的填料有氢氧

12、化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母 等.其用量为20%40%.1.3 成型设备：树脂压注机由树脂泵、注射枪组成.树脂泵是一组活塞式往复泵,最上端是一个空气动力泵. 当压缩空气驱动空气泵活塞上下运动时,树脂泵将桶中树脂经过流量限制器、过 滤器定量地抽入树脂贮存器,侧向杠杆使催化剂泵运动,将催化剂定量地抽至贮 存器.压缩空气充入两个贮存器,产生与泵压力相反的缓冲力,保证树脂和催化 剂能稳定的流向注射枪头.注射枪口后有一个静态紊流混合器,可使树脂和催化 剂在无气状态下混合均匀,然后经枪口注入模具,混合器后面设计有清洗剂入口, 它与一个有0.28MPa压力的溶剂罐相联,当机器使用完后,翻开开关,溶剂自 动喷

13、出,将注射枪清洗干净； 模具RTM模具分玻璃钢模、玻璃钢外表镀金属模和金属模 3种.玻璃钢模具容易制 造,价格较低,聚酯玻璃钢模具可使用 2000次,环氧玻璃钢模具可使用4000 次.外表镀金属的玻璃钢模具可使用 10000次以上.金属模具在RTM工艺中很 少使用,一般来讲,RTM的模具费仅为SMC的2%16%.2 .RTM成型选材注意：树脂系统粘度低：250Pa s-300Pas为最正确；固化放热峰低：一般为80C-140C；固化时间短：一般凝胶时间限制在 5min-30min之间,固化时间为凝胶时间的2 倍.通用型不饱和聚酯树脂是RTM工艺中使用最广泛的树脂系统.环氧多数用于航 空制品中,

14、但其价格较高；乙烯基树脂介于聚酯和环氧之间,价格适中；其他的树脂系统,如丙烯酸树脂系统和甲基丙烯酸甲酯乙烯基树脂系统是新的树脂系统,很适合RTM工艺.增强材料铺覆性好；质量均匀性好；容积压缩系数要大；耐冲刷性好；对树脂流动阻力小,机械强度高等.连续纤维毡是目前RTM中应用最广泛的增强材料.混合使用连续纤维毡和短切 纤维毡,尤其是以短切纤维毡/连续纤维毡/短切纤维毡的排列方式可使纤维的含 量提升.无捻粗纱布变形性和浸透性较差,一般不单独使用.3 .RTM成型工艺流程图模具准备=装入增强材料U抽真空压注阴膈后密封模具u固化© .配制网88 U储料蜜 =加压制品后处理袋压法、热压罐法、液压

15、釜法和热膨胀模塑法成型低压成型/手糊类袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法统称为低压成型工艺.其成型过程 是用手工铺叠方式,将增强材料和树脂含预浸材料按设计方向和顺序逐层铺 放到模具上,到达规定厚度后,经加压、加热、固化、脱模、修整而获得制品.四种方法与手糊成型工艺的区别仅在于加压固化这道工序.因此,它们只是手糊成型工艺的改良,是为了提升制品的密实度和层间粘接强度.1 .袋压成型将手糊成型的未固化制品,通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力,使制品在压力下密实,固化.2 .热压釜一个卧式金属压力容器,未固化的手糊制品,加上密封胶袋,抽真空,然后连同 模具用小车推进热压釜内,通入蒸汽

16、压力为 1.52.5MPa,并抽真空,对制 品加压、加热,排出气泡,使其在热压条件下固化.3 .液压釜一个密闭的压力容器,体积比热压釜小,直立放置,生产时通入压力热水,对未 固化的手糊制品加热、加压,使其固化.4 .热膨胀模塑法采用不同膨胀系数的模具材料,利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力, 对制品 施工压力.工艺过程：1 .袋压成型 分压力袋法和真空袋法2种：压力袋法压力袋法是将手糊成型未固化的制品放入一橡胶袋,固定好盖板,然后通入压缩空气或蒸汽(0.250.5MPa),使制品在热压条件下固化.真空袋法此法是将手糊成型未固化的制品,加盖一层橡胶膜,制品处于橡胶膜和模具之间, 密封周边,抽真空

17、(0.050.07MPa),使制品中的气泡和挥发物排除.真空袋 成型法由于真空压力较小,故此法仅用于聚酯和环氧复合材料制品的湿法成型.2 .热压釜和液压釜法都是在金属容器内,通过压缩气体或液体对未固化的手糊制 品加热、加压,使其固化成型的一种工艺.3 .热膨胀模塑法的阳模是膨胀系数大的硅橡胶,阴模是膨胀系数小的金属材料, 手糊未固化的制品放在阳模和阴模之间.加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同, 产生巨大的变形差异,使制品在热压下固化.夹层结构成型工艺(加压型)夹层结构成型：由高强度蒙皮和轻质夹芯材料所构成.有手糊法和机械法两种.大多数采用手糊法.工艺过程1 .玻璃钢蜂窝夹层结构：1.1 材料准备

18、：1.1.1 玻璃布分蒙皮和芯材两种.蒙皮：选用增强型浸润剂处理的玻璃布,规格通常为0.1mm-0.2mm的无碱或低碱平纹玻璃布；对曲面,通常采用斜纹玻璃布；芯材：选用未脱蜡的无碱平纹布.1.1.2 绝缘纸生产纸基和蜂窝夹芯所用的绝缘纸,以木质纤维素制成的纸最好.1.1.3 金属箔以铝箔使用最多.1.1.4 粘接剂蒙皮和芯材用树脂基体及蒙皮和芯材之间胶接用的树脂粘接剂.可 以选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和 DAP树脂.而蜂 窝夹芯制作过程中的胶条通常用聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛胶和环氧树脂 等.1.2 蜂窝夹芯的制造：低密度夹芯：由纸、棉布、玻璃布浸渍树脂制成的芯材,或

19、由泡沫塑料,有时也 包括铝蜂窝夹芯.这类夹层结构的面板蒙皮多采用胶合板、玻璃钢以及薄铝 板.具芯材与面板是胶接而成的.高密度夹芯：夹芯与面板材料都采用不锈钢或钛合金制成.芯材制造及芯材与蒙皮的联接多采用焊接的方式.1.2.1 布蜂窝夹芯的制造布包括了纸、棉布和玻璃布.三者制作原理及方法相同.主要有三种方法：塑性 胶接法、模压法和胶接拉伸法.塑性胶接法和胶接拉伸法主要用于布蜂窝制造, 模压法用于金属蜂窝制造,现已很少用.胶接拉伸法是目前广泛使用的方法. 有 手工涂胶法和机械涂胶法印胶法、漏胶法、带条式涂胶法、波纹式涂胶法两 种.以机械涂胶法中的印胶法为例.I放在阑:2张紧盅；小电胶琨：4诵胺镖；

20、5帚脏猊： 6导向辍;: 8收布者 ； 9-WV : 15强压福玻璃布从放布辗1引出后,经过张紧辗2到第一道印胶辗,在布的正面涂胶液, 涂胶后的布经过导向辗到第二道印胶辗, 并在布的反面涂胶.涂胶后的玻璃布经 过加热器加热,在水平导向辗6处与未涂胶的玻璃布叠合,一起卷到收卷机 8 上.收卷到设计厚度时,从收布卷筒上将蜂窝块取下,加热、加压固化后,切成 蜂窝条备用.1.2.2 蜂窝夹芯材料的生产设备机械法生产蜂窝夹芯根据涂胶方式,所用设备可分为漏胶式涂胶机、印胶式涂胶 机和擦胶式涂胶机.1.3 蜂窝夹层结构制造根据制造方法不同可以分为湿法和干法成型,按成型工艺过程可分为一次成型 适宜纸蜂窝和布蜂

21、窝、二次成型适宜纸蜂窝和三次成型.2 .泡沫塑料夹层结构：2.1 材料准备：树脂+发泡剂聚氨酯泡沫塑料是由含有羟基的聚醴或聚酯树脂、异氟酸酯、水以及其它助剂共 同反响生成的.所用原料有：异鼠酸酯类常用的有甲苯二异氟酸酯. 有2,4和2,6两种异构体,前者活性大, 后者活性小,工业上混合使用,两者的用量比为异构比. 异构比愈高,化学反响 速率愈快,趋于形成闭孔泡沫结构,反之,那么趋于形成开孔结构.聚酯或聚醴聚酯一般用二元酸己二酸、癸二酸、苯二甲酸和多元醇乙二 醇、丙三醇和己二醇缩聚而成.聚醴主要是由氧化烯烧环氧乙烷、环氧丙烷 等和多元醇乙二醇、丙三醇、季戊四醇、山梨糖醇等制成的.催化剂常用的有叔

22、胺类化合物三乙胺、三乙撑胺、N、N-二甲基苯胺等和有机锡类化合物二月桂酸二丁基锡等.发泡剂异氟酸酯与水作用生成的二氧化碳.但会使泡沫塑料发脆和气泡破裂, 另外本钱高.工业上一般用卤化碳三氯甲烷、二氟二氯甲烷等作为发泡剂. 外表活性剂水溶性硅油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸以及其它非离子型外表活性 剂.降低发泡液体外表张力,使发泡容易和泡沫均与.其它助剂改善泡沫性能.2.2 硬质聚氨酯泡沫塑料制造2.2.1 硬质聚氨酯灌注发泡法一步法工艺过程：首先将模具预热到 40C-50C,按配比将A、B物料混合均匀,混合 温度保持在30C -35 C 0所用齿形搅拌器转速在1000r/min-1500r/min,

23、搅拌时间 大约为30s左右,然后迅速将混合物注入模具内,限制凝胶时间大约为5min-7min,而后将发泡体送入100c的烘箱中保持2h,再自然冷却至室温,脱 模取出发泡体备用.2.2.2 硬质聚氨酯泡沫喷涂法二步法工艺过程：把原料分别由计量泵输送到喷枪内混合,使用枯燥的高压空气作为搅拌能源或用风动马达带动搅拌器,再在压缩空气作用下,将混合物喷射到制 品,一般在较短时间内生成硬质聚氨酯泡沫塑料.注：发白时间：又称乳化时间.物料喷到目标物上后,颜色发白的时间限制在3s-7s之间；胀定时间：又称发泡时间.通常以不粘手为止；喷涂速度：一般采用1Kg/min左右的用量,此时喷枪的移动速度为0.5m/s-

24、0.8m/s, 单层喷涂泡沫塑料厚度为15mm；雾化压力：根据配方和流量的不同及物料粘度而变化.一般限制在0.5MPa-0.6MPa；外表温度：喷涂物外表温度一般不能低于10Co2.3 泡沫夹层结构制造1 .3.1预制粘接法此法是先将夹层结构的外表层和泡沫塑料夹芯按设计要求分别制造,然后将它们粘接起来.关键是合理的选择粘接剂和粘接工艺条件.2 .3.2整体浇注成型法此法是在结构的空腔内浇入混合料,然后经过发泡成型和固化处理等,使泡沫塑料胀满空腔,并和玻璃钢结成一个整体夹层结构.3 .3.3机械连续成型法此法将两表层用结实的等长纱线连接, 连接纱线的数量,按夹层结构工作条件计 算好.生产时,先把

25、上下外表层织物用玻纤纱按设计要求的间距与定位板连接在 一起,然后经过浸胶槽浸胶可用酚醛、酯环和环氧树脂等,在成型段由喷管 浇注泡沫塑料层一般采用聚氨酯、酚醛和月尿甲醛泡沫塑料液体,当物料发泡 膨胀时,使上下外表层织物紧贴加热限制挡板,并保持联系件张紧.模压成型工艺加压型模压成型：将一定量的模压料放入金属对模中, 在一定的温度和压力作用下,固 化成型制品的一种方法.模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为以下几类：纤维料模压将预混或者预浸的纤维模压料装在金属模具中加热加压成型制品；高强度短纤维预混料模压成型是我国广泛使用的工艺方法 织物模压将预先织成所需形状的两向、 三向以及多向织物浸渍树脂

26、后,在金属 对模中加热加压成型；剪切强度明显提升,质量比拟稳定,但本钱高层压模压将预浸胶布或毡剪成所需形状,经过叠层后放入金属对模中加热加压 成型制品；适合制薄壁制品碎布料模压将预浸胶布剪成碎步块放入模具中加热加压成型制品；缠绕模压将预浸渍的玻纤或布带缠绕在一定模型上, 再在金属对模中加热加压 定性；适用于特殊要求的制品及管材SMC模压将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料,然后将多层 片材叠合后放入模具加热加压成型制品；适用于大面积制品成型预成型坯模压先将短切纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成形坯, 然后将其 放入模具中倒入树脂混合物,在一定温度压力下成型； 适用于制造大型、高强、

27、 异形、深度较大、壁厚均一的制品定向铺设模压将单向预浸料纤维或无纬布沿制品主应力方向取向铺设,然 后模压成型；适用于成型单向强度要求高的制品模压引申:模压料成型工艺广泛使用的高强度短纤维模压料制造4 .根本组分：短纤维增强材料、树脂最普遍的是 酚醛树脂和环氧树脂基体和辅助材料.短纤维增强材料：玻纤、高硅氧纤维、碳纤、尼龙纤维等,长度为 30mm-50mm, 含量一般限制在50%-60%范围内质量比.树脂基体：各种类型的酚醛树脂和环氧树脂,还有酚醛环氧型树脂和聚酯树脂.酚醛树脂有氨酚醛、镁酚醛、钢酚醛、硼酚醛以及由聚乙烯醇缩丁醛改性的酚醛树脂等；环氧树脂有双酚 A型、酚醛环氧型及其他改性型.辅助

28、材料是为了使模压料具有良好的工艺性和满足制品的特殊性能要求.5 .短纤维模压料制备有预混和预浸两种,大局部采用预混手工预混和机械预混.工艺流程图如下：阴腑调配玻纤u热处理=切割匚混合u跨松u短干u模压料以玻纤/镁酚醛模压料为例说明机械预混：将玻纤在180c下枯燥处理40min-60min；将烘干后的纤维切成30mm-50mm长度并使之输送；按树脂配方配成胶液,用工业酒精调配胶液密度在 1.0g/cm3左右；按纤维：树脂=55: 45 质量比的比例将树脂溶液和短切纤维充分混合此步在捏合机内进行；捏合后的预混料,逐渐参加撕松机中撕松；将撕松后的预混料均匀铺放在网格上晾置；预混料经自然晾置后,再在8

29、0 c烘房中烘20min-30min,进一步驱除水分和挥 发物；将烘干后的预混料装入塑料袋中封闭待用.6 .短纤维模压料的质量限制树脂溶液粘度由于粘度与密度有一定关系,而粘度测定又不如密度测定简单易 行,因此,通常用密度作为粘度限制指标.如酚醛预混料树脂胶液密度限制在 1.00g/cm3-1.025g/cm3.纤维短切强度机械预混,纤维长度一般不超过20mm-40mm；手工预混,纤维长度不超过30mm-50mm.浸渍时间在保证纤维均匀浸透情况下应尽可能缩短时间.烘干条件烘干温度和时间是限制挥发物含量与不溶性树脂含量的主要因素.此外还应注意料层的厚度和均匀性.一般快速固化酚醛型预混料如镁酚醛的烘

30、 干条件为80 C ,烘干20min-30min.慢速固化酚醛型预混料如氨酚醛的烘干 条件为80C,烘干50min-70min.环氧酚醛型预混料的烘干条件为 80C,烘干 20min-40min.其他设备设计4模压料的工艺性流动性、收缩率和压缩性.每个都有对其产生影响的因素不详解.流动性实际生产中,模压料能否压成一定形状的制品主要取决于流动,而流动 的难易取决于模压料的粘度.应该指出,模压料熔体的流动性过大对压制成型并 不有利.收缩性模压制品从模具中脱出后尺寸减小是模压料的固有特性,即收缩性.模压制品发生收缩的主要原因是热收缩和结构化学收缩.模压制品的线膨胀系数比模具材料大.因交联结构产生的结

31、构收缩,实践证实,大多在0.1%-0.2%.压缩性压缩比来表示.压缩比=模压料或坯料的比容/制品比容.值恒大于 1.纤维模压料的压缩比可以到达 6-10.可采用预成型工艺使压缩比大的模压料 称为坯料来减小压缩比.模压引: SMC成型工艺SMC,即片状模塑料.是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收 缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻 纤毡,并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压成型材料.SMC是干法生产FRP制品的一种中间材料.独具特点是重现性好.SMC的种类：BMC即块状模塑料.可用于压制和挤出成型.与SMC的区别仅在于材料形态 和制作

32、方法上.BMC中纤维含量较低,纤维长度较短,填料含量较大,因此BMC 适合制造小型制品,SMC那么用于生产大型薄壁制品.TMC即厚片状模塑料.组成与制作同 SMC类似.SMC一股厚0.63cm, TMC 一般厚度达5.08cm.结构SMC按纤维形态与分布不同可分为 SMC-R 纤维不规那么分布、SMC-C 连续纤维单向分布、SMC-D 不连续纤维定向分布以及SMC-C/R、SMC-D/R.树脂采用高反响性的间苯二甲酸聚酯树脂.高强SMC分为HMC和XMC. HMC是一种少加或不加填料,短切纤维含量达60%-80%,玻纤定向分布,树脂含量在 35%以下的片状模塑料.具有极好的 流动性和成型外表,

33、具制品强度是普通SMC的3倍.XMC是一种含有70%-80% 定向连续玻纤,20%-30%的聚酯树脂,加适量或不加填料的片状模塑料. 玻纤以 一定角度交叉布置,标准粗纱角度为 82 o在普通缠绕机上进行.LS-SMC即低收缩SMC.采用低收缩树脂或参加热塑性低收缩添加剂制造, 成品收缩可趋于零.适于制造尺寸精度高和外表光洁度高的制品.ITP-SMC即渗透增稠片状模塑料.不需要普通 SMC所需的专门熟化室,而且 在室温下24h到达不粘手的特点.制品具有高度刚性、耐冲击性、尺寸稳定性的 特点.此外还有高弹SMC、低密度SMC、耐热SMC和耐燃SMC等.1 .压制前的准备1.1 模压料预热和预成型预

34、热方法有加热板预热、红外线预热、电烘箱预热、远红外预热及高频预热等.预成型是将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状,然后再进行压制.1.2 装料量的估算装料量等于模压料制品的密度乘以制品的体积,再加上 3%-5%的挥发物、毛刺 等损耗.模压制品的体积常采用以下三种方法进行估算： 形状、尺寸简化计算法, 密度比拟法,铸型比拟法.1.3 脱模剂的选用模压中使用的脱模剂有内脱模剂和外脱模剂两类.直接模压中多用外脱模剂或内外脱模剂的结合使用.酚醛型模压料多用机油、油酸、硬脂酸等；环氧及环氧酚 醛型模压料多采用硅脂或有机硅.2技压工艺参数2.1 温度制度包括了装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降

35、温及后固化温度等.装模温度物料放入模腔时模具的温度.镁酚醛装模温度在150C-170C,氨酚醛、酚醛环氧型模压料一般在 80C-90Co模压料的挥发物含量高,不溶性树脂 含量低时,装模温度较低,反之,要适当提升装模温度.制品结构复杂及大型制 品装模温度一般宜在室温-90C范围内.升温速度由装模温度到最高压制温度的升温速率.对快速模压工艺,装模温度 就是压制温度,不存在升温速度问题.而在慢速压制工艺中,需慎重选择适宜的 升温速度,尤其是在成型较厚制品时更为重要.一般采用 10C/h-30C/h的升温 速度,对氨酚醛的小尺寸制品可采用 1C/min-2C/min.最高模压温度主要依树脂放热曲线来确

36、定.保温时间在成型压力和模压温度下保温的时间.作用是使制品固化完全和消除内应力.主要取决于两个因素：一是模压料固化反映的时间与模压料种类有关； 二是不稳定导热时间.后固化处理一般不包括在压制制度中.目的是提升制品固化反响程度,通过提高温度,使尚未反响的基团间继续交联增加密度,去掉残留挥发物且消除剩余应力.2.2 压制制度包括了成型压力、加压时机、放气等.成型压力作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦,使物料充满模腔；克服物料挥发物溶剂、水分及固化副产物的反抗力及压紧制品以保证精 确的形状和尺寸.主要取决于两个因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形 状尺寸.成型压力是用单位压力表示的.

37、 单位压力定义为：制品在水平投影方向 上单位面积所承受的力.加压时机在装模后经多长时间、在什么温度下进行加全压.三种方法：一是凭 经验,操作者可将树脂拉丝时即为加压时机； 二是根据温度指示,当接近树脂凝 胶温度是进行加压；三是按树脂固化反响时气体释放量确定加压时机.放气充模快速模压不存在加压时机.在快速压制工艺中都要采取放气举措,即 在加压初期,压力上升到一定值后,随即卸压抬模放气,再加压充模,反复几次.3根压成型工艺流程图：1 1号卢匚>；堂责=> 加热土压实、熟化=>SMC片材e勺 JI肉脂PE薄膜加热 1加压建压成型层压成型工艺加压型层压工艺是指将浸有或涂有树脂的片材层

38、叠, 组成叠合体,送入层压机,在加热 和加压下,固化成型玻璃钢板材或其他形状简单的复合材料制品的一种方法.1 .原材料准备：已制备好的胶布工艺见后面层压引中：胶布制备工艺2 .工艺过程：2.1 下料将胶布剪成一定尺寸,以便送入压机压制.剪切可以用连续切割机,也可以是手 工剪切.2.2 配叠简称排板或配布需要注意下面几个问题：通常对多层层压板的每块布料,在两面各放 23张面层胶布；挥发分含量不宜过大,挥发分含量假设大于 7%,应枯燥处理后使用；在配叠内层胶布时,临近面层的1020张应选择平整、无污染及破损的胶布, 超过9mm的厚板其中间层可夹配有接头和取过样的胶布；根据压机的生产水平合理计算并确

39、定制品的产量和规格.2.3 组合由钢板、冷压铁板、衬垫及假设干板料的堆迭组合称为一个叠合体.叠合体一般按以下顺序组合：铁板一衬纸一单面钢板一板料一双面钢板一板料一 一双面钢 板一板料一单面钢板一衬纸一铁板.2.4 热压一般分为预热预压和热压两个阶段.预热预压阶段主要目的是使树脂熔化,去除挥发物,使熔融树脂进一步浸渍玻纤布,并使树脂 逐步固化至凝胶态.预压到板坯边缘流出胶但不能拉丝时,立即加满压力并升温, 此时预压结束,进入热压阶段.热压阶段从加全压到热压结束,称为热压阶段.从到达指定的热压温度到热压结束的时间,称为保温时间.一般玻璃钢层压板的保温时间为 2min/mm7min/mm.2.5 冷

40、却脱模热压结束,关闭热源,通冷却水于热板中进行冷却,同时保持原有压力冷压, 一般冷却到板材温度为50c以下,去除压力取出板材.2.6 后处理有些固化体系在后阶段固化速度较慢, 在压机上加热固化,根本定型后,可取出 放在120c130c的烘房中再进行后处理 48h75h,提升板材的耐热性、机械 强度和电性能.3 .工艺参数热压成型时的温度、压力、时间是三个最重要的工艺参数.成型压力的选定压力的限制,包括压力的大小、加压次数和加压时机等问题.压制温度的选择与树脂的固化温度和固化速率有关.一般认为酚醛树脂的热压温度限制在155c165c为适宜,有机硅树脂那么在200c以上.实践证实,层压板的热压温

41、度采用五个阶段升温较为合理.第一阶段：预热阶段.一般从室温到开始显著反响时的温度,即为预热阶段.此 时压力一般为全压的1/31/2;第二阶段：中间保温阶段.当树脂不能拉成细丝时,应立即加全压,并随即升温;第三阶段：升温阶段.一般来讲,升温速度不宜过快.第四阶段：热压保温阶段.第五阶段：冷却阶段.压制时间的限制预压、热压和冷却三个时间之和为压制时间.层压引:胶布制备工艺玻纤胶布的制备是使用热处理或化学处理的玻纤布, 经浸渍树脂胶液,限制一定 的树脂含量,在一定的温度下,经一定的时间烘干,使树脂由 A阶段转到B阶 段,从而得到所要求的玻纤胶布.1 .原材料：增强材料：玻纤布、石棉布、合成纤维布、玻

42、纤毡、石棉毡、石棉纸、牛皮纸.合成树脂：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂.2 .工艺参数：主要工艺参数包括胶液粘度、烘干温度和时间、玻纤布的牵引张力等.胶液粘度树脂在溶液中的质量百分比含量. 一般可用胶液的浓度和环境温度来 限制胶液的粘度.在实际生产中,通过测定密度方法,限制胶液的密度.浸胶时间玻纤布在胶液中通过的时间.实践证实,浸胶时间一般在 15s30s 范围内.对于常用的0.1mm0.2mm无碱平纹布,0.25mm的高硅氧布和0.3mm 无碱无捻粗纱布,其浸渍时间限制在 15s45s比拟理想.张力限制牵引力的大小取决于玻纤布的自重和玻纤布在运行过程中经过导向 辗时

43、摩擦力.浸胶布的烘干温度及时间包括胶布中挥发分去除和树脂由 A向B阶段转化两个过程.1烘箱温度的限制浸胶机类型不同,具烘箱枯燥温度限制不一样.卧式机的烘箱内部温度,大致可分为三个阶段：胶布进口处为第一阶段,此段温 度较低,通常为90c110C；烘箱中部为第二阶段,通常温度为120c150C； 胶布出口为第三阶段,温度为100c以下.立式机的烘箱内部温度分为三个阶段：底部胶布进口为第一阶段,一般为30c 60 C；中部为第二阶段,为60c80C；顶部为第三阶段,为85c130C.2枯燥时间限制胶布的枯燥时间是指箱体内停留的时间. 对于一定的烘箱长度,枯燥时间与胶布 的运行速度成反比.t=L/v

44、o3气流限制通常浸胶布在烘烤过程中,布面风速限制在 3m/s4m/so3.胶布成型工艺流程图玻璃布肉脂60热处理或化学处理口配版0题烘干胶布市搭接胶臂间贮存匚?叠合卷工卷管维布带缠绕卷管成型工艺制管类卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法, 其 原理是借助卷管机上的热辗,将胶布软化,使胶布上的树脂熔融.在一定的张力 作用下,辗筒在运转过程中,借助辗筒与芯模之间的摩擦力,将胶布连续卷到芯 管上,直到要求的厚度,然后经冷辗冷却定型,从卷管机上取下,送入固化炉中 固化.管材固化后,脱去芯模,即得复合材料卷管.卷管分手工上布法和连续机械上布法. 根本过程：首先清理各辗筒,然

45、后将热辗 加热到适当温度,调整好胶布张力.在不加压辗的情况下,在卷管机上将引头布 先在涂有脱模剂的管子芯模上卷制约一圈,然后放下压辗,将引头布贴在热辗上, 同事再将胶布拉正,也盖贴在引头布的加热局部,与引头布搭接.引头布长度通 常为80cm120cm,视管材直径而定.引头布与胶布的搭接长度一般为15cm25cm.缠绕成型工艺制管类缠绕成型：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带, 根据一定规律缠绕到芯模上,然 后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程.1 .原材料：增强材料：无碱、中碱无捻粗纱；树脂：双酚A型环氧树脂常温内压容器,酚醛型环氧树脂或脂肪族环氧树脂高温容器,不饱和聚酯树脂管道和贮罐,双马来酰亚

46、胺树脂航空航 大制品；芯模：钢模或石膏模.2 .缠绕成型的分类可分为环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕三类.环向缠绕芯模绕自轴匀速转动,导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运动.芯模转一周,导丝头移动一个纱片宽度近似,如此循环,直至纱片均匀布满芯模筒身段表面为止.只能在筒身段进行缠绕,不能缠绕封头.当缠绕角小于70.时,纱片宽度就要求比芯模直径还大.这也是环向缠绕的缠绕 角必须大于70°的原因.螺旋缠绕芯模绕自轴匀速转动,导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动. 不仅在筒身 段进行缠绕,也缠绕封头.纤维缠绕轨迹是由圆筒段的螺旋线和封头上与极孔相 切的空间曲线所组成.纵向缠绕导丝头在固定平面内作

47、匀速圆周运动, 芯模绕自轴慢速旋转.导丝头转一周,芯 模转动一个微小角度,反映在芯模外表为近似一个纱片宽度.3线型螺旋缠绕环向缠绕和纵向缠绕可看做螺旋缠绕的特殊情况 时,由导丝头引入 的纤维自芯模上某点开始,导丝头经过假设干次往返运动后,又缠回到原来的起点 上.这样,在芯模上所完成的一次不重复布线称为 标准线.标准线反映缠 绕规律的根本线型.每条纱片在芯模极孔圆周上只有一个切点. 在一个完整循环中,极孔周围上只有 一个切点,称为单切点.而在一个完整循环中有两个以上切点的称为多切点.由于芯模匀速旋转,导丝头每次往返时间又相同,故在极孔圆周上的各切点等分极 孔圆周.4.工艺流程图胶液配制集束 V纱

48、团C=O 漫解=段干U络纱u=o 股纱纱锭张力限制张力限制纵、球徇鹿绕加热粘流固化脱模0打磨炭漆连续成型工艺连续连续成型工艺是指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过程都是在连续不断的进行.包括了连续制管、连续制板和拉挤成型工艺和复合管生产工艺EPF法.一、连续制管1 .原材料：增强材料：连续玻纤粗纱、玻璃布带、短切纤维毡和外表毡.前两种用于增强层, 后三种用于防腐、防渗层和外表层.树脂：不饱和聚酯树脂.如间苯二甲酸系列、双酚 A系列、含卤素树脂以及环氧丙烯酸树脂、乙烯基树脂等.2 .连续制管工艺原理及过程卧式干法缠绕成型采用预浸的无纬带或玻璃布带缠绕成型. 其主要工艺程序包括纵向、环向布带缠

49、绕、芯轴内加热、预固化、第二次固化、外牵引脱模、切割等程序.整个过程是 连续进行的.卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型采用连续玻璃纤维粗纱,浸渍树脂胶液后进行缠绕成型.纵向纤维纱从纱架引出 经浸胶后,通过分纱器均匀铺放在芯轴上,形成纵向纱层,而后环向缠绕未浸胶 的环向纱.各环向层是相间反向缠绕,并由纵向纱所带的多余胶液浸胶.缠到要 求的厚度后,经高频加热固化,引拨脱模,最后切割,得到要求的管材.整个过 程是连续进行的.卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型采用连续玻璃纤维粗纱,浸渍树脂胶液后进行缠绕成型.环向纱从纱架引出经浸 胶后,通过分纱器均匀铺放在芯轴上,形成环向纱层.而纵向未浸胶纤维纱靠环 向缠绕纱的余胶浸

50、渍树脂.按设计要求采用纵、环纱交错缠绕的铺层方式,缠到 要求厚度,经二次固化,自动脱模、切割得到所要求的管材.整个过程是连续进 行的.立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型采用外表抛光镀铭的钢制芯轴,由驱动装置使其从下向上垂直移动, 在缠绕成型 玻璃管之前,外表涂上脱模剂,然后螺旋缠绕多层浸渍树脂液的玻璃纤维纱,经胶量限制装置,到达要求的厚度之后,外表缠绕一层玻璃纸,使外表光滑.定长 的假设干根钢制芯轴首尾相接,由驱动装置使其向上移动,缠完玻璃钢层的芯轴由 吊车和提升机将其送入固化炉固化. 在进入固化炉之前,将芯轴连接处的玻璃钢 管切断,固化后,脱出芯轴,即得到所要求的管材,可交付使用.立式低熔点金属

51、芯模式缠绕成型采用一个垂直的空心支柱,在它外面有一个用低熔点金属制成的向上移动的芯轴,在移动芯轴外缠绕玻璃钢管,缠绕完毕的芯轴通过一个热压模装置, 使玻璃 钢固化成型,并使移动芯轴的上端熔化,在重力作用下,通过空气支柱流回熔锅 中,完成自动脱模的要求,同时流回的低熔点合金液可重新用来制作芯轴.3 .连续制管工艺参数缠绕规律的选择主要是指环向和纵向玻璃纤维纱的排布规律.通常玻纤纱的排布方式有平接和搭接两种.就搭接的规律来讲,必须符合以下公式：搭接方式=n-1/n n=1,2,3 kn=1时为平接,n=2时为搭接1/2； n=3时为搭接2/3; - n=k时为搭接k-1/k.纵向纱片数计算纵向纱的

52、排布比拟简单.数学表达式如下：兀D m =鼠bm：每条纱片的宽度；D：所铺设的管道外径.螺旋缠绕角计算从螺旋缠绕的几何关系推出：由此导出：a：螺旋缠绕角.二、热塑性和热固性复合结构管连续生产工艺EPF法工艺由挤出、拉挤和缠绕相结合的连续制管方法,采用紫外线辐射引发固化.这种方法是以挤出成型的塑料管为芯材内衬,沿轴向铺设拉挤成型的热固性玻璃钢层,而后在周向方向上用纤维缠绕法铺设热固性玻璃钢层, 最后在管材表 面涂层热固性或热塑性的富树脂层,形成光滑平整的外表外观.整个过程是连续 进行的.EPFU工艺原理及其过程挤出塑科管芯材=冷却 =定型匚 纵向纤维纱捕层 令环向纤线纱铺层J冷却 JZZ3紫外和

53、远红外固化V=富两脂外表层V= 预固化0率引切割UA产§g首先是热塑性塑料管挤出成型,然后在塑料管外面铺放纵、环向浸胶玻纤纱.玻 纤纱由纱架引出后,通过集束浸胶浸渍热固性树脂胶液.由挤压辗限制纤维中树 脂的含量,浸胶后的玻纤纱与轴向方向一致,通过分纱器铺覆在塑料管外表. 缠 绕结束后,管被牵引进入锥形芯模内,使轴向玻纤粗纱中挤出多余树脂胶液对环 向纤维进行浸胶.而复合管进入紫外线辐射设备,活化光引发剂,使树脂胶液凝 胶、初固化后,被引入4个远红外固化炉,进行完全固化.拉挤成型工艺连续拉挤成型：玻纤粗纱或其织物在外力牵引下,经过浸胶、挤压成型、加热固化、 定长切割,连续生产玻璃钢线型制

54、品的一种方法.1 .原材料1.1 树脂基体主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂等.其中不饱和聚酯树脂大约占 总用量的90%.一般来讲,用于BMC和SMC的不饱和聚酯树脂都可用于拉挤 成型制品.国外出现了拉挤专用的不饱和聚酯树脂. 美国用于拉挤工艺专用的不饱和聚酯树脂有5种：硬质高反响性间苯型不饱和聚酯树脂.与低收缩性填料相容性好,与传统聚酯树脂相比,拉挤速度可提升5倍如PolyHte31-20树脂；中反响性间苯型不饱和聚酯.特别适合制造直径为25mm以上的型材,且具有 良好的耐腐蚀性如 Polylite 92-310树脂；硬质高反响性间苯型不饱和聚酯.特别适用于制造耐水和韧性制品如Pol

55、ylite 92-311 树脂;中反响性间苯型不饱和聚酯树脂.适用于制造耐腐蚀性制品如Polylite 92-312 树脂；硬质高反响性不饱和聚酯.配方中含有 DAP等组分Polylite92-313树脂. 环氧树脂主要是室温固化的双酚 A型环氧树脂,常用的固化剂是溶解度高和熔 点高的二元酸酉干或芳香族胺类固化剂.乙烯基树脂是一种由环氧树脂主链同甲基丙烯酸反响而制成的双酚A乙烯基树脂.大都需要参加促进剂.1.2 增强材料绝大局部是玻纤,其次是聚酯纤维.玻纤中应用最多的是无捻粗纱. 所用玻纤增 强材料都采用增强型浸润剂.大多数制品采用直接无捻粗纱,为了使拉挤制品有足够的横向强度, 常用连续原 丝毡、组合毡、无捻粗砂织物和针织物等增强材料.2 .成型工艺分类2.1 间歇式拉挤成型工艺牵引机构间断工作,浸胶的纤维在热模中固化定型,然后牵引出模,下一段浸胶 纤维再进入热模中固化定型后,再牵引出模.如此间歇牵引,而制品是连续不断 的,制品按要求的长度定长切割.2.2 连续式拉挤成型工艺制品在拉挤成型过程中,牵引机