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1、复合材料概论聚合物复合材料概论聚合物基复合材料基复合材料第一页，讲稿共六十二页哦12.1 12.1 聚合物复合材料的分类聚合物复合材料的分类与结构形式与结构形式12.2 12.2 聚合物复合材料的制备技术聚合物复合材料的制备技术12.3 12.3 聚合物复合材料的基本性能聚合物复合材料的基本性能第二页，讲稿共六十二页哦聚合物基复合材料：聚合物基复合材料：以聚合物为基体的复合材料。以聚合物为基体的复合材料。复合材料中研究最早、发展最快的一类复合材复合材料中研究最早、发展最快的一类复合材料。在现代复合材料领域中占有重要的地位，在国料。在现代复合材料领域中占有重要的地位，在国民经济建设中发挥了越来越
2、重要的作用。民经济建设中发挥了越来越重要的作用。第三页，讲稿共六十二页哦分类分类复复合合材材料料增强纤维种类增强纤维种类玻璃纤维增强型玻璃纤维增强型碳纤维增强型碳纤维增强型芳纶纤维增强型芳纶纤维增强型基体材料性能基体材料性能通用型通用型耐化学介质腐蚀型耐化学介质腐蚀型耐高温型耐高温型复合材料成型复合材料成型固化方式固化方式常温常压固化成型常温常压固化成型高温加压固化成型高温加压固化成型阻燃型阻燃型聚合物基体的结聚合物基体的结构形式构形式热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料12.1 12.1 聚合物复合材料的分类聚合物复合材料的分类与结构形式与结构形式
3、第四页，讲稿共六十二页哦12.1.1 热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料1.1.不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂2.2.环氧树脂环氧树脂3.3.酚醛树脂酚醛树脂第五页，讲稿共六十二页哦1.1.不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯。饱和聚酯：饱和聚酯：没有非芳族的不饱和键没有非芳族的不饱和键不饱和聚酯：不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线
4、型高分子化合物量不高的线型高分子化合物。不饱和聚酯树脂：不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。第六页，讲稿共六十二页哦2.2.环氧树脂环氧树脂 分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。除个别外，它们的相对分子质量都不高。分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为
5、其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。第七页，讲稿共六十二页哦3.3.酚醛树脂酚醛树脂 酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一般常指由酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。苯酚苯酚 甲醛甲醛第八页，讲稿共六十二页哦12.
6、1.2 热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料聚乙烯聚乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚丙烯聚丙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物，受热软具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物，受热软化化(或熔化或熔化)，冷却变硬，这个过程可反复进行。，冷却变硬，这个过程可反复进行。第九页，讲稿共六十二页哦聚碳酸酯聚碳酸酯聚甲醛聚甲醛聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯第十页，讲稿共六十二页哦12.2 12.2 聚合物基复合材料的制造技术聚合物基复合材料的制造技术聚合物基复合材料的制造技术聚合物基复合材料的制造技术 聚合物基复合材料的制造把复合材料的制造和聚合物基复合材料的制造把复合
7、材料的制造和产品的制造融合为一体。产品的制造融合为一体。根据增强体和基体材料种类的不同，需要应根据增强体和基体材料种类的不同，需要应用不同的制造工艺和方法。用不同的制造工艺和方法。第十一页，讲稿共六十二页哦根据基体材料不同分类：根据基体材料不同分类：热固性树脂复合材料的制造方法热固性树脂复合材料的制造方法：手糊成型法、：手糊成型法、喷射成型法、模压成型法、注射成型法、喷射成型法、模压成型法、注射成型法、RTM成型法成型法(注射成型法注射成型法)等等。热塑性复合材料的制造方法：模压成型法、注射成型热塑性复合材料的制造方法：模压成型法、注射成型法、法、RTM成型法、真空热压成型法、缠绕成型法等。成
8、型法、真空热压成型法、缠绕成型法等。第十二页，讲稿共六十二页哦1.1.手糊成型工艺手糊成型工艺2.2.喷射成型工艺喷射成型工艺3.3.模压成型工艺模压成型工艺4.4.层压成型工艺层压成型工艺5.5.缠绕成型工艺缠绕成型工艺第十三页，讲稿共六十二页哦6.6.挤出成型工艺挤出成型工艺7.7.注射成型工艺注射成型工艺8.8.树脂传递模塑树脂传递模塑9.9.反应注射模塑和增强型反应注射模塑反应注射模塑和增强型反应注射模塑第十四页，讲稿共六十二页哦1.1.手糊成型工艺手糊成型工艺模具模具准备准备树脂胶树脂胶液配制液配制增强材增强材料准备料准备涂脱模剂涂脱模剂手糊成型手糊成型固化固化脱模脱模后处理后处理检
9、验检验制品制品手糊成型工艺流程手糊成型工艺流程纤维增强材料和树脂纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成胶液在模具上铺覆成型，室温型，室温(或加热或加热)、无压无压(或低压或低压)条件下条件下固化，脱模成制品的固化，脱模成制品的工艺方法。工艺方法。第十五页，讲稿共六十二页哦待浸树脂的待浸树脂的增强材料增强材料压实辊压实辊树脂树脂可选用胶衣可选用胶衣手糊成型示意图手糊成型示意图 胶衣是赋予复合材料制品表面的一胶衣是赋予复合材料制品表面的一层美观、耐化学品侵蚀、耐擦伤和层美观、耐化学品侵蚀、耐擦伤和耐老化等的对其起到保护作用的表耐老化等的对其起到保护作用的表面涂层。面涂层。第十六页，讲稿共六十二页哦(
10、1)不受尺寸、形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产不受尺寸、形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；品的生产；(2)设备简单、投资少、设备折旧费低，成本低；设备简单、投资少、设备折旧费低，成本低；(3)工艺简单；工艺简单；(4)可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；(5)产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。第十七页，讲稿共六十二页哦(1)生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；件差；(2)产品质量不易控制，性能稳定性差；产品质量不易控制，性能稳定性差；(3)产品力学
11、性能较低。产品力学性能较低。第十八页，讲稿共六十二页哦2.2.喷射成型工艺喷射成型工艺 为为改进改进手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺，是手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺，是手糊工艺的手糊工艺的变形变形。工艺流程工艺流程玻璃纤维无捻粗纱玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂聚酯树脂引发剂引发剂促进剂促进剂加热加热静态混合静态混合切割切割喷枪喷枪喷射喷射成型成型模具模具辊压辊压固化固化脱模脱模将混有引发剂和促进剂的不饱和聚酯树脂从喷枪喷出，同时将将混有引发剂和促进剂的不饱和聚酯树脂从喷枪喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出
12、，与树脂一起均匀沉积到模具上。待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤起均匀沉积到模具上。待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品。维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品。第十九页，讲稿共六十二页哦(1)生产效率比手糊法提高生产效率比手糊法提高24倍；倍；(2)利用粗纱代替织物，降低了材料成本；利用粗纱代替织物，降低了材料成本；(3)成型过程中无接缝，制品的整体性好；成型过程中无接缝，制品的整体性好；(4)减少了飞边、裁屑和剩余胶液的损耗；减少了飞边、裁屑和剩余胶液的损耗；(5)可自由调节产品壁厚、纤维与树脂的比例及纤维可自由调节产品壁厚、纤维与树脂的比例及纤
13、维的长度。的长度。第二十页，讲稿共六十二页哦(1)产品的均匀程度在很大程度上取决于操作产品的均匀程度在很大程度上取决于操作工人的熟练程度；工人的熟练程度；(2)树脂含量高，增强纤维短，制品的强度较低，树脂含量高，增强纤维短，制品的强度较低，耐温性能差；耐温性能差；(3)因过量喷涂而造成原材料损耗大；因过量喷涂而造成原材料损耗大；(4)阴模成型比阳模成型难度大，小型制品比阴模成型比阳模成型难度大，小型制品比大型制品难度大；大型制品难度大；(5)现场粉尘大，工作环境恶劣；现场粉尘大，工作环境恶劣；(6)初期投资比手糊成型大。初期投资比手糊成型大。第二十一页，讲稿共六十二页哦3.3.模压成型工艺模压
14、成型工艺定义定义 将一定量的模压料放入金属对模将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。成型制品的方法。加热加压的作用加热加压的作用 使模压料塑化、流动，充满使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应。空腔，并使树脂发生固化反应。第二十二页，讲稿共六十二页哦 有较高的生产效率，适于大批量生产，制品尺寸精确，有较高的生产效率，适于大批量生产，制品尺寸精确，表面光洁，可以有两个精制表面，价格低廉，容易实现表面光洁，可以有两个精制表面，价格低廉，容易实现机械化和自动化，多数结构复杂的制品可一次成型，无机械化和自动化，多数结构复
15、杂的制品可一次成型，无需有损于制品性能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复需有损于制品性能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复性好。性好。压模的设计与制造较复杂，初次投压模的设计与制造较复杂，初次投资较高，制品尺寸受设备限制，一般只资较高，制品尺寸受设备限制，一般只适于制备中、小型玻璃钢制品。适于制备中、小型玻璃钢制品。第二十三页，讲稿共六十二页哦SMC(片状模塑料，片状模塑料，Sheet Molding Compound)的特的特点点 SMC基基本本组组成成：不不饱饱和和聚聚酯酯树树脂脂、增增稠稠剂剂、引引发发剂剂、交交联联剂剂、低低收收缩缩添添加加剂剂、填填料料、内内脱脱模模剂剂、着着色色剂剂等等
16、混混合合物物浸浸渍渍短短切切玻玻纤纤粗粗纱纱或或玻玻纤纤毡毡，两两表表面面加加上上保保护护膜膜(聚聚乙乙烯烯或或聚聚丙丙烯薄膜烯薄膜)形成的片状模压成型材料。形成的片状模压成型材料。使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。第二十四页，讲稿共六十二页哦增稠剂增稠剂 SMC在压制成型、贮存、运输过程在压制成型、贮存、运输过程中均需要有较高的粘度中均需要有较高的粘度(制备制备SMC时要求时要求粘度低，浸渍纤维粘度低，浸渍纤维)，粘度的提高通过增，粘度的提高通过增稠剂实现。稠剂实现。通过增稠剂控制通过增稠剂控制SMC从生产到使用从生产到使用全过程的粘
17、度变化。全过程的粘度变化。第二十五页，讲稿共六十二页哦常用的增稠剂：常用的增稠剂：IIA族金属氧化物或氢氧化物：族金属氧化物或氢氧化物：MgO、Mg(OH)2、CaO、Ca(OH)2 MgO增增稠稠的的效效果果，与与MgO活活性性和和加加入入量有很大的关系。量有很大的关系。应用较广的增稠剂应用较广的增稠剂特点：增稠速度快，短时间内能特点：增稠速度快，短时间内能达到最高粘度。达到最高粘度。MgO用量对不饱和用量对不饱和聚酯增稠特性的影聚酯增稠特性的影响响时间（时间（min）60 120 180 粘粘度度（Pa.S）10310210 1.0 MgO 10份份 5份份 2份份 1份份 第二十六页，讲
18、稿共六十二页哦增稠机理增稠机理 两个阶段两个阶段第一阶段第一阶段金金属属氧氧化化物物或或氢氢氧氧化化物物与与聚聚酯酯端端基基COOH进进行酸碱反应，生成碱式盐。行酸碱反应，生成碱式盐。第二十七页，讲稿共六十二页哦碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加MgO和和MgOH的碱式盐不进行此脱水反应，的碱式盐不进行此脱水反应，CaO和和CaOH碱式盐可继续进行此脱水反应。碱式盐可继续进行此脱水反应。第二十八页，讲稿共六十二页哦 碱碱式式盐盐与与聚聚酯酯分分子子中中的的酯酯基基(氧氧原原子子)以配位键形成络合物以配位键形成络合物第二阶段第二阶段镁
19、盐的络合反应镁盐的络合反应第二十九页，讲稿共六十二页哦Ca盐的络合反应盐的络合反应 聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。第三十页，讲稿共六十二页哦SMC生产工艺生产工艺 SMC生产工艺流程生产工艺流程树脂糊制备树脂糊制备树脂树脂固化剂固化剂增稠剂增稠剂其它其它低收缩添加剂低收缩添加剂薄膜薄膜粗纱粗纱切割切割沉降沉降浸渍浸渍收卷收卷稠化稠化包装包装填料填料SMC成型机成型机第三十一页，讲稿共六十二页哦模压工艺模压工艺模具预热模具预热脱模剂涂刷脱模剂涂刷料的称量料的称量料预热料预热成预成型成预成型装模装模压制压制脱模脱模后处理后处理打底及辅打底及辅助加工助加
20、工检验检验成品成品压制前准备压制前准备压制压制模压成型工艺流程模压成型工艺流程 第三十二页，讲稿共六十二页哦4.4.层压成型工艺层压成型工艺层压工艺：层压工艺：将将浸浸有有或或涂涂有有树树脂脂的的片片材材层层叠叠，送送入入层层压压机机，在在加加热热加加压压条条件件下下，固固化化成成型型玻玻璃璃钢钢制品的一种成型工艺。制品的一种成型工艺。第三十三页，讲稿共六十二页哦 生产的机械化、自动化程度较高；生产的机械化、自动化程度较高；产品质量稳定；但一次性投资较大，产品质量稳定；但一次性投资较大，适合于批量生产。适合于批量生产。干法成型，先将纸、布、玻璃布等浸胶，制干法成型，先将纸、布、玻璃布等浸胶，制
21、成浸胶布成浸胶布(纸纸)半制品，再经加温加压成型。半制品，再经加温加压成型。第三十四页，讲稿共六十二页哦胶布制备工艺过程胶布制备工艺过程工艺流程工艺流程 树脂树脂热处理或化学处理热处理或化学处理配胶配胶浸胶浸胶烘干烘干胶布中间贮存胶布中间贮存胶布带搭接胶布带搭接卷盘卷盘布带缠绕布带缠绕卷管卷管叠合叠合层压层压玻璃布玻璃布生产复合板材、管材以及生产复合板材、管材以及布带缠绕制品的半成品布带缠绕制品的半成品 玻璃布经化学处理玻璃布经化学处理或热处理后，浸渍树脂或热处理后，浸渍树脂胶液，并控制胶含量。胶液，并控制胶含量。在一定温度、时间条件在一定温度、时间条件下烘干，除去大部分溶下烘干，除去大部分溶
22、剂等挥发物并使树脂有剂等挥发物并使树脂有一定程度的固化，即得一定程度的固化，即得需要的玻璃纤维胶布。需要的玻璃纤维胶布。第三十五页，讲稿共六十二页哦层压成型工艺过程层压成型工艺过程 预浸胶布制备、胶布裁剪、叠合、热压、预浸胶布制备、胶布裁剪、叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序冷却、脱模、加工、后处理等工序 第三十六页，讲稿共六十二页哦(1)下料下料将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。确定压机生确定压机生产情况产情况选料选料 为保证制品质量，在浸胶工序质为保证制品质量，在浸胶工序质量检验的基础上，再次检查胶布，将量检验的基础上，再次检查胶布，将其含
23、胶量严重不均、带有杂质、已经其含胶量严重不均、带有杂质、已经老化的挑出。老化的挑出。根据生产任务、制品规根据生产任务、制品规格、压机生产能力，合理预格、压机生产能力，合理预算搭配每一压机的制品数量、算搭配每一压机的制品数量、规格。规格。第三十七页，讲稿共六十二页哦1）对对多多层层层层压压板板的的每每块块板板料料，两两表表面面各各放放23张张面面层层胶胶布布(面面层层胶胶布布的的含含胶胶量量及及流流动动性性比比里里层层稍稍高高，能能增增加加制制品品的的防防潮潮性和美观，性和美观，并掺有内脱模剂并掺有内脱模剂);2）胶胶布布的的挥挥发发分分含含量量不不宜宜过过大大，控控制制在在16，否否则则应应干
24、干燥燥处理处理;(2)配叠（排版或配布）配叠（排版或配布）配叠不当会产生层压板开裂、配叠不当会产生层压板开裂、表面色泽不均、翘曲、粘钢表面色泽不均、翘曲、粘钢板等板等 挥挥发发分分含含量量过过高高，高高温温成成型型时时容容易易产产生生气气泡泡，且且挥挥发发分分过过多多易易残残留留在在制制品品中中，对对制制品品的的电电性性能能不不利利。挥挥发发分分含含量量太太低低，增增加加干干燥燥时时间间，使使浸浸胶胶机机生生产产效效率率降降低低，同同时时也也易易使使胶胶布布流流动动量过小，影响压制工艺。量过小，影响压制工艺。胶布中可挥发的物质胶布中可挥发的物质占胶布总量的百分比占胶布总量的百分比第三十八页，讲
25、稿共六十二页哦3）临临近近面面层层的的1020层层胶胶布布，应应选选用用平平整整无无破破损损的的胶胶布布，更更不能搭接。中间部分使用不合格胶布的量也不得超过不能搭接。中间部分使用不合格胶布的量也不得超过10;4）下料量）下料量 薄板按张数下料法薄板按张数下料法实验法确定实验法确定;厚板按重量下料法厚板按重量下料法计算法确定。计算法确定。按张数下料时，最后产品按张数下料时，最后产品的厚度随半成品胶布的变的厚度随半成品胶布的变化尺寸稳定性较差。化尺寸稳定性较差。第三十九页，讲稿共六十二页哦(3)组合组合 叠合体顺序：叠合体顺序：铁铁板板(较较厚厚)衬衬纸纸单单面面钢钢板板板板料料双双面面钢钢板板板
26、板料料双面钢板双面钢板板料板料单面钢板单面钢板衬纸衬纸铁板铁板 厚厚、薄薄板板一一起起压压制制时时，应应将将薄薄板板排排放放在在两两侧侧，厚厚板板排排放放在在中间，这样对产品质量有利。中间，这样对产品质量有利。对于厚对于厚20mm以上的板材应单独压制以上的板材应单独压制夹夹放放在在叠叠合合体体两两面面，使使板板材材受受压压、传传热热均均匀匀；并并起起到到传传热热、冷冷却却的的缓缓冲冲作作用用，防防止止局局部部过热或过冷现象。过热或过冷现象。若厚板料放在叠合体两侧，薄板料放在若厚板料放在叠合体两侧，薄板料放在中间。因两侧板材较厚，而玻璃钢本身的导中间。因两侧板材较厚，而玻璃钢本身的导热系数又低，
27、传热冷却的效果不好，内部热热系数又低，传热冷却的效果不好，内部热量不易散出，沿板面的垂直方向具有较大的量不易散出，沿板面的垂直方向具有较大的温差，故最终产品易产生内应力，造成厚板温差，故最终产品易产生内应力，造成厚板的翅曲。的翅曲。第四十页，讲稿共六十二页哦(4)进模进模 将搭配好的叠合体逐格将搭配好的叠合体逐格(或整体或整体)推入多层压机的加热板间，并校对叠合推入多层压机的加热板间，并校对叠合体在热板间的位置，待升温加压。体在热板间的位置，待升温加压。第四十一页，讲稿共六十二页哦(5)热压热压两个阶段：两个阶段：1）预热、预压阶段）预热、预压阶段 2）热压阶段）热压阶段从加全压到热压结束从加
28、全压到热压结束 使树脂熔化，除去挥发分，使使树脂熔化，除去挥发分，使熔融树脂进一步浸渍玻璃布，并使熔融树脂进一步浸渍玻璃布，并使树脂进入凝胶状态。树脂进入凝胶状态。为了更好地排除挥发分，使制品内外受热均匀，为了更好地排除挥发分，使制品内外受热均匀，升温不能过快。升温不能过快。胶布流动性差，挥发分低，流胶不严重，胶布流动性差，挥发分低，流胶不严重，升温加压速度可稍快。升温加压速度可稍快。第四十二页，讲稿共六十二页哦(6)冷却脱模冷却脱模热压结束，关闭热源，通冷却水，在保压状态下冷却热压结束，关闭热源，通冷却水，在保压状态下冷却 冷冷却却时时间间根根据据板板材材厚厚度度确确定定，一一般般冷冷却却到
29、到50以以下下，除除去去压压力力、脱脱模模。板板材材取取出出温温度度过过高时，表面易起泡且易翘曲变形。高时，表面易起泡且易翘曲变形。第四十三页，讲稿共六十二页哦(7)后处理后处理 在在烘烘房房内内进进行行的的处处理理程程序序，目目的的是是使使树树脂脂进进一一步步固固化化。对对不不同的树脂后固化处理的温度、时间不同。同的树脂后固化处理的温度、时间不同。特特别别对对后后阶阶段段固固化化慢慢的的环环氧氧酚酚醛醛板板材材，压压制制定定型型后后，需需要要在在120130，处处理理4875h，提提高高板板材材的的耐耐热热性性、机机械强度及电性能。械强度及电性能。第四十四页，讲稿共六十二页哦5.5.缠绕成型
30、工艺缠绕成型工艺缠绕工艺：缠绕工艺：将将浸浸过过树树脂脂胶胶液液的的连连续续纤纤维维或或布布带带，按按照照一一定定规规律律缠缠绕绕到到芯芯模模上上，然然后后固固化化脱脱模模成成为为复复合材料制品的工艺过程。合材料制品的工艺过程。决定产品形状的模具决定产品形状的模具第四十五页，讲稿共六十二页哦绕线筒绕线筒张力控制器张力控制器预浸槽预浸槽小车小车吐丝嘴吐丝嘴芯模芯模基本纤维缠绕机基本纤维缠绕机基本纤维缠绕机基本纤维缠绕机第四十六页，讲稿共六十二页哦缠绕工艺流程图缠绕工艺流程图浸胶浸胶胶纱纱锭胶纱纱锭张力控制张力控制固化固化打模喷漆打模喷漆脱模脱模芯模制造芯模制造胶液配制胶液配制纱团纱团集束集束烘干
31、烘干络纱络纱加热粘流加热粘流纵、环向缠绕纵、环向缠绕张力控制张力控制纵、环向缠绕纵、环向缠绕成品成品湿湿法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺干干法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺第四十七页，讲稿共六十二页哦干法缠绕干法缠绕 将预浸纱带将预浸纱带(或预浸布或预浸布)，在缠绕机，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。的成型工艺过程。湿法缠绕湿法缠绕 将无捻粗纱将无捻粗纱(或布带或布带)经浸胶后直接缠绕到芯经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。模上的成型工艺过程。第四十八页，讲稿共六十二页哦半干法缠绕半干法缠绕 将无捻粗纱将无捻粗纱(或布带或布带)浸胶后
32、，随即预烘干，浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。第四十九页，讲稿共六十二页哦6.6.挤出成型工艺挤出成型工艺工艺过程：工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然后先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。冷却定型而成制品。第五十页，讲稿共六十二页哦第五十一页，讲稿共六十二页哦1、能加工绝大多数热塑性复合材料及、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材料；部分热固性复合材料；2、生产过程连续，自动化程度高；、生产过程连续，自动化程度高；3、工艺易掌握及产品质量稳定
33、等。、工艺易掌握及产品质量稳定等。只能生产线型制品只能生产线型制品第五十二页，讲稿共六十二页哦7.7.注射成型工艺注射成型工艺 注注射射成成型型适适用用于于热热塑塑性性和和热热固固性性复复合合材材料料，以以热热塑塑性性复复合材料应用最广。合材料应用最广。注射成型注射成型 将将粒粒状状或或粉粉状状的的纤纤维维树树脂脂混混合合料料从从注注射射机机的的料料斗斗送送入入机机筒筒内内，加加热热熔熔化化后后由由柱柱塞塞或或螺螺杆杆加加压压，通通过过喷喷嘴嘴注注入入温温度降低的度降低的闭合模内闭合模内，经过冷却定型后，脱模得制品。，经过冷却定型后，脱模得制品。间歇式操作过程间歇式操作过程第五十三页，讲稿共六
34、十二页哦注射成型相对于模压成型的特点：注射成型相对于模压成型的特点：(1)成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。(3)闭模成型，能提高产品精度，保证质量，减少后闭模成型，能提高产品精度，保证质量，减少后加工工作量。加工工作量。(4)可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内嵌可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内嵌件变形或位移。件变形或位移。(5)生产效率高，成本低。生产效率高，成本低。第五十四页，讲稿共六十二页哦注射成型的缺点：注射成型的缺点：(1)不适用于长纤维增强的产品，一般纤不适用于长纤维增强的产品，一般纤维长度小于维长度小于7mm(2)模具质量要
35、求高模具质量要求高 注射过程中，物料在模内流动充模，玻璃注射过程中，物料在模内流动充模，玻璃纤维对模具磨损较大，模具必须采用硬度较高纤维对模具磨损较大，模具必须采用硬度较高的合金钢材料或模具表面经过硬化处理，故造的合金钢材料或模具表面经过硬化处理，故造价较贵。价较贵。第五十五页，讲稿共六十二页哦注射成型工艺原理注射成型工艺原理(1)FRTP注射成型原理注射成型原理 增增强强粒粒料料在在注注射射机机的的料料筒筒内内加加热热熔熔化化至至粘粘流流态态，以以高高压压迅迅速速注注入入温温度度较较低低的的闭闭合合模模内内，经经冷冷却却使使物物料料恢恢复复玻玻璃璃态态并并保持模腔形状，然后开模取出制品。保持
36、模腔形状，然后开模取出制品。FRTP的注射成型过程主要产生物理变化的注射成型过程主要产生物理变化 第五十六页，讲稿共六十二页哦(2)FRP注射成型原理注射成型原理 FRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程 注注射射料料在在加加热热过过程程中中温温度度升升高高，粘粘度度下下降降，但但随随着着时时间间的的延延长长，分分子子间间的的交交联联反反应应增增加加，粘粘度度又又会会上上升升。实实际际加加热热过过程程应应综综合合考考虑虑两两种作用的影响。种作用的影响。热热固固性性树树脂脂纤纤维维混混合合料料加加热热时时粘度与时间变化关系粘度与时间变化关系加热时间加
37、热时间粘粘度度AOB第五十七页，讲稿共六十二页哦 预预浸浸渍渍料料加加入入料料筒筒，适适当当加加温温加加压压，当当物物料料运运动动到到喷喷嘴嘴时时，粘粘度度应应达达到到最最低低值值，并并被被迅迅速速注注入入模模腔腔。在在热热压作用下固化定型，然后开模取出制品。压作用下固化定型，然后开模取出制品。FRP注射成型过程：注射成型过程：第五十八页，讲稿共六十二页哦FRTP和和FRP的注射成型特点对比的注射成型特点对比(1)FRTP可以反复加热塑化，物料可以反复加热塑化，物料的熔融和硬化完全是物理变化；的熔融和硬化完全是物理变化；FRP加热固化后不能再塑化，固化加热固化后不能再塑化，固化过程为不可逆反应
38、。过程为不可逆反应。(2)FRTP受热时，物料由玻璃态变为熔融的粘受热时，物料由玻璃态变为熔融的粘流态，料筒温度要分段控制，其塑化温度应高流态，料筒温度要分段控制，其塑化温度应高于粘流温度，但低于分解温度；于粘流温度，但低于分解温度；FRP在料筒中在料筒中加热时，树脂分子链发生运动，物料熔融，加热时，树脂分子链发生运动，物料熔融，但接着会发生化学反应、放热，加速化学反但接着会发生化学反应、放热，加速化学反应过程。因此，应过程。因此，FRP注射成型的温度控制要注射成型的温度控制要比比FRTP严格得多。严格得多。(3)FRTP注注射射成成型型时时，料料筒筒温温度度必必须须高高于于模模具具温温度度，
39、物物料料在在模模腔腔内内冷冷却却时时会会引引起起体体积积收收缩缩，故故需需要要有有相相应应的的料料垫垫传传压压补补料料，FRP注注射射成成型型时时，料料筒筒温温度度低低于于模模具具温温度度，物物料料在在模模腔腔内内发发生生固固化化收收缩缩的的同同时时，也也发发生生热热膨膨胀胀，因因此此，充充模后不需要补料。模后不需要补料。作业：比较作业：比较FRTP和和FRP的注射成型各有哪些特点？的注射成型各有哪些特点？第五十九页，讲稿共六十二页哦8.8.树脂传递模塑树脂传递模塑树脂传递模塑树脂传递模塑(Resin Transfer Molding,RTM)工艺过程：工艺过程：将将热热固固性性树树脂脂及及固
40、固化化剂剂混混合合均均匀匀后后注注入入事事先先铺铺有有玻玻璃璃纤纤维维增增强强材材料料的的密密封封模模内内，经经固固化化、脱脱模模制制得得制制品品的的过过程程称称为为树树脂脂传传递递模模塑塑，简称简称(RTM)。第六十页，讲稿共六十二页哦RTM成型工艺特点成型工艺特点a.设备投资少，用小吨位压机能生产大型制品设备投资少，用小吨位压机能生产大型制品(相对模压相对模压)。b.制品双面光滑，尺寸稳定，容易组合；制品双面光滑，尺寸稳定，容易组合；c.允许制品带有加强筋、镶嵌件和附着物，可设计性好，允许制品带有加强筋、镶嵌件和附着物，可设计性好，可局部加强，甚至生产泡沫夹层结构；可局部加强，甚至生产泡沫夹层结构；第六十一页，讲稿共六十二页哦d.模具制作较方便模具制作较方便(相对模压相对模压)；e.对树脂和填料的适应性广；对树脂和填料的适应性广；f.生产周期短，劳动强度低，原材料损耗少；生产周期短，劳动强度低，原材料损耗少；g.产品后加工量少；产品后加工量少；h.环境污染小环境污染小(闭模，单体苯乙烯挥发少闭模，单体苯乙烯挥发少)。第六十二页，讲稿共六十二页哦