复合材料工学

1、备课笔记复合材料工艺：手糊成型喷射成型 夹层结构 模压成型 SMC缠绕成型 挤出注射成型 连续成型 拉挤 缠绕 制板 制管处理剂作用理论1、耦联目的：增加玻纤与树脂间的粘结力2、耦联作用：耦联剂具有两种或两种以上性质不同的官能团，一端亲玻纤，一端亲树脂。从而起到玻纤与树脂间的桥梁作用。3、耦联机理： 不吸湿，带羟基SiO2,Al2O3,Fe2O3带羟基， MOH, M=Si, Fe, Al。玻纤表面分布基团水合完以后，留下来由不水合氧化物网络构成的疏松表面。 吸水基，形成水合氧化层耦联剂的主要功能是在纤维表面的氧化物分子团和树脂的聚合物分子之间建立很强的化学键合，产生很强的耐水键。耦联剂的部分

2、作用是提高表面能以保证树脂很好的浸润。处理剂种类和作用机理1、种类有机硅烷型，非有机硅烷型2、通式RSiX3 与聚合物作用端 与Si键合的可水解基团3、作用过程（1）水解RSiX3H2O RSi（OH）33HX（2）与纤维表面羟基结合R RHOSiOH HOSiOH O O H H H H O O M M 玻 纤（3）脱水 R R聚硅氧烷层 HOSiOSiOH O O M M 玻 纤（4）与树脂结合R基团与树脂基团相似相容 R R HOSiOSiOH 刚性键 O O M M 玻 纤（5）克服刚性键第一、形成改性区改性树脂区机械性能介于纤维和树脂的机械性能之间。产生方法：a、硅烷耦联剂改变纤维表

3、面区域基体树脂的固化行为。b、用含有长链R基团的硅烷耦联剂，使得固化以后在纤维和树脂之间出现一层性能不同于块状树脂的树脂层。第二、Plueddemann机制核心：两个表面相互滑移但不产生永久性的联键破坏。1974年Plueddemann提出界面上的运动或滑移可以松弛局部应力，但却维持其化学键合。如图：Plueddemann机制图 R R R OSiO OSiO H2O OSiO O O H H H H O O O M M M 可 逆 水 解存在分子水时，水会扩散透过树脂进入界面，共价键MO便发生可递的水解过程。因为过程的可逆性，当水扩散出去之后，共价键重新恢复。 聚合物 聚合物 R R R R

4、 R R R R M M M M M M M M 玻璃 玻璃滑 移于是当一个与界面相平行的简单剪应力作用时，两个表面会相互滑移但不产生永久性的联键破坏。总之 纤维硅烷界面和硅烷树脂化学键合 化学键合，相互扩散纤维的表面处理工艺1、玻纤前处理，后处理，迁移法三种。（1）前处理耦联剂代替石蜡型浸润剂，直接用于玻纤拉丝集束，使用时勿须脱蜡处理。强度完好，柔性较差。（2）后处理纤维先热处理脱蜡，然后浸渍耦联剂，再经预烘、蒸馏水洗涤、干燥工序。热处理导致强度下降。（3）迁移法耦联剂直接加入树脂配方中，让它在浸胶和成型过程中迁移到玻纤表面发生耦联作用。方法简便，可增加纤维与树脂间的粘结力，提高了强度与电性

5、能。热固性树脂的工艺性能： 浸润性能 粘接性能 流动性能 固化性能手糊成型工艺：SMC生产流程工艺：发泡过程1、物理发泡压入气体发泡低沸点液体蒸发发泡2、机械混入“固化”气泡3、化学发泡内部化学反应发泡缠绕工艺：胶衣：加颜料的胶衣树脂1、种类与功效33号间苯二甲酸型胶衣树脂耐水36PA树脂不透明、自熄39号胶衣树脂，间苯二甲酸-HET酸酐耐热、自熄21号胶衣树脂，新戊二醇耐水煮、耐热、不污染、柔韧耐磨2、配置胶衣树脂 + 引发剂 + 促进剂喷射成型树脂传递模塑：Resin Transfer MoldingRTM定义：将液态热固性树脂（通常为不饱和聚酯）及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静

6、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。反应注射模塑：Reaction Injection MoldingRIM定义：利用高压冲击，混合两种单体物料，工艺过程中既控制物料的反应温度，又控制物料的注射率，是在模具内直接成型制品的较先进的注射模塑工艺。蜂窝夹芯 PU (polyurethane)聚氨酯工艺反应机理(1)链增长反应 O H OC = N + OH NCO异氰酸酯 聚酯或聚胺酯(2)放气反应 O H O HC = N + HOH NCOH NH + CO2异氰酸酯 水 氨基甲酸 胺(3)氨基与异氰酸酯反应 O H O HNH2 + C = N

7、 NCN 脲衍生物(4)交联和支化反应 O H O OOCN + C = N OCN O=CNH氨基甲酸酯 异氰酸酯 脲基甲酸酯(5)缩二脲 H O H H ONCN + OCN N CN O=CNH脲衍生物 异氰酸酯 缩二脲(6)羧基聚酯与异氰酸酯反应 O O O HCOH + CN CN + CO2制造步骤二步放气，四步聚合一步法 二步法预热混合 预混合加热发泡 喷涂发泡缠绕图导丝头 :平行双辊式 直辊式 圆环式 梳形 三角形增稠机理第一阶段：酸碱反应，生成碱式盐。 OCOOH + MgO COMgOH O熟化COOH + Mg(OH)2 COMgOH +H2OCa再进行脱水COOMgOH

8、 + HOOC COOMgOOC+ H2OCOOMgOH + HOMgOOC COOMgOMgOOC+ H2O第二阶段：以配位键形成络合物 O归于C基存在剩余自由电子，顾可形成配位键，而配位键在压力时可消除。 COMg O O MgOC 稠化、熟化 O COMg连续成型工艺 :连续制管 连续制板 拉挤成型 复合管生产连续制管 EPF挤出塑料管芯材冷却定型纵向纤维纱铺层环向纤维缠绕铺层预固化富树脂表面层紫外和远红外固化冷却牵引切割产品拉挤成型玻纤粗纱排布浸胶预成型挤压模塑及固化牵引切割制品 独特之处：外力拉拨，挤压模塑连续制板横向波板成型纵向波板成型离心法制管原材料配料装模、离心成型固化脱模后固化