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1、复合材料的回收与再生技术现在学习的是第1页，共39页复合材料的回收与再生技术复合材料的回收与再生技术1.复合材料回收与再生的必要性复合材料回收与再生的必要性2.复合材料和塑料制品回收与再生现状复合材料和塑料制品回收与再生现状3.复合材料的回收技术复合材料的回收技术4.复合材料的再生技术复合材料的再生技术现在学习的是第2页，共39页1、回收与再生的必要性、回收与再生的必要性 复合材料以轻质高强，耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于各行各业。复合材料以轻质高强，耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于各行各业。然而，伴随复合材料的高强、耐腐蚀性，也使复合材料的废弃物的处然而，伴随复合材料的高强、耐腐蚀性，也使复合
2、材料的废弃物的处理变得非常棘手。特别是热固性复合材料废弃物对环境的污染引起人理变得非常棘手。特别是热固性复合材料废弃物对环境的污染引起人们的广泛关注。热固性复合材料的废弃物主要来自生产过程中的残次们的广泛关注。热固性复合材料的废弃物主要来自生产过程中的残次品、边角料及丧失功能的复合材料制品。显然，热固性复合材料废弃品、边角料及丧失功能的复合材料制品。显然，热固性复合材料废弃物品种、产量越多，其废弃物越多物品种、产量越多，其废弃物越多。现在学习的是第3页，共39页n 据据统统计计，全全世世界界的的复复合合材材料料的的年年产产量量超超过过500万万吨吨，其其废废弃弃物物达达100万万吨吨，回回收收
3、利利用用率率为为10。我我国国还还没没有有这这方方面面的的统统计计，但但从从中中国国玻玻璃璃钢钢工工业业协协会会统统计计的的2001年年我我国国玻玻璃璃钢钢复复合合材材料料45万万吨吨的的年年产产量量分分析析，这这个个数数字字也也不不会会小小，而而且且我我国国80左左右右的的复复合合材材料料制制品品为为手手糊糊生生产产，生生产产中中产产生生的的废废弃弃物物更更多多，且且回回收收利利用用率率尚尚属属空空白白。2、复合材料回收现状、复合材料回收现状现在学习的是第4页，共39页n目前，我国对热固性复合材料废弃物的处理主要采取目前，我国对热固性复合材料废弃物的处理主要采取填埋和焚烧填埋和焚烧。填埋原则
4、上选。填埋原则上选择在山沟或荒地，也有些单位采取就近掩埋。这种方法造成土壤的破坏和大择在山沟或荒地，也有些单位采取就近掩埋。这种方法造成土壤的破坏和大量土地的浪费。焚烧一般采用直接燃烧，这种方法比较简单，不会造成土地量土地的浪费。焚烧一般采用直接燃烧，这种方法比较简单，不会造成土地浪费，但由于燃烧中产生大量毒气，造成环境污染。有关我国处理热固性复浪费，但由于燃烧中产生大量毒气，造成环境污染。有关我国处理热固性复合材料废弃物的其它方法尚未见文献报道。合材料废弃物的其它方法尚未见文献报道。n在工业发达国家，特别是在欧洲，热固性复合材料回收利用技术日益受人关在工业发达国家，特别是在欧洲，热固性复合材
5、料回收利用技术日益受人关注。各有关大公司共同投资、联合建厂，政府资助。回收加工厂多以粉碎和注。各有关大公司共同投资、联合建厂，政府资助。回收加工厂多以粉碎和热解法技术为主，已具备一定的规模，技术日趋成熟。其主要研究方向大致热解法技术为主，已具备一定的规模，技术日趋成熟。其主要研究方向大致分为两个方面，一是研究非再生热固性复合材料废弃物的处理新技术；二是分为两个方面，一是研究非再生热固性复合材料废弃物的处理新技术；二是开发可再生、可降解的新材料。开发可再生、可降解的新材料。现在学习的是第5页，共39页3.复合材料的回收技术复合材料的回收技术 1.1.热固性聚合物基复合材料的回收热固性聚合物基复合
6、材料的回收2.2.热塑性聚合物基复合材料的回收热塑性聚合物基复合材料的回收3.3.金属基复合材料的回收金属基复合材料的回收现在学习的是第6页，共39页1.热固性聚合物基复合材料的回收热固性聚合物基复合材料的回收n热固性聚合物基复合材料目前产量最大，其废品主要有三种来源：生产过程中的边角料，热固性聚合物基复合材料目前产量最大，其废品主要有三种来源：生产过程中的边角料，特别是尚未完全固化的预浸边角料；使用后的废弃物；不合规格的废品。回收方法有机特别是尚未完全固化的预浸边角料；使用后的废弃物；不合规格的废品。回收方法有机械回收和化学回收。械回收和化学回收。不管采用那一种回收方法不管采用那一种回收方法
7、(如图如图1 1所示所示),),固化的热固性复合材料必须固化的热固性复合材料必须首先切碎成可用的块状。一般开始时将其切成约为首先切碎成可用的块状。一般开始时将其切成约为5 52020的块状的块状,以后是否需进以后是否需进一步切小取决于最终的用途。采用化学回收法一步切小取决于最终的用途。采用化学回收法,即高即高回收过程如下图所示。回收过程如下图所示。现在学习的是第7页，共39页（1）机械回收）机械回收 机机械械回回收收是是先先把把待待回回收收物物粉粉碎碎成成100mm100mm2 2左左右右的的碎碎片片（化化学学回回收收同同样样需需要要），然然后后用用不不同同的的机机械械设设备备制制成成粒粒料料
8、或或粉粉末末。这这些些粒粒料料和和粉粉末末可可作作为为复复合合材材料料的的填填料料，达达到到回回收收的的目目的的。粉粉碎碎机机械械的的类类型型及及作作用用原原理理如如表表8 81 1所所示示。粉粉碎碎得得到到的的粒粒子子粒粒径径不不等等，一一般般在在13um-40um13um-40um，其其中中以以喷喷气气磨磨机机较较细细。回回收收的的复复合合材材料料细细粒粒密密度度比比CaCO3CaCO3填填料料小小3030左左右右，是是取取代代CaCO3CaCO3填填料料的的佳佳品品。实实验验证证明明，回回收收粒粒子子作作为为填填料料，在在1515含含量量以以下下对对复复合合材材料料性性能能影影响响不不大
9、大。以以SMCSMC碎碎粒粒回回填填到到SMCSMC原原材材料料中中压压制制出出的的复复合合材材料料的的力力学学性性能能见见表表8 82 2。可见添加回收料后力学性能没有明显降低。可见添加回收料后力学性能没有明显降低。现在学习的是第8页，共39页 表表81 粉碎机类型及作用原理粉碎机类型及作用原理 粉碎机类型 粉碎原理滚筒式压轧机压力粉碎高速滚压机：气流冲击型冲击压碎机空气流分离型冲击磨碎机冲击力压力粉碎冲击力研磨作用球磨机冲击力研磨作用喷气磨机：气流冲击型 冲击平板型粉碎粒子间研磨冲击板冲击粒子研磨切割机剪切力碎石机平面间压力压碎现在学习的是第9页，共39页表表82 在在SMC原材料中添加回
10、收粒料后的力学性能原材料中添加回收粒料后的力学性能 材料浸渍性能 密度（g/cm3)抗弯强度（MPa)弯曲模量（GPa)未加回收填料加入5回收填料加入10回收填料加入15回收填料加入20回收填料 良好 良好 良好 良好良好1.8 1.77 1.74 1.72 1.69 187 182 184 181 170 1.02 1.03 1.00 0.98 0.88现在学习的是第10页，共39页（2）化学回收）化学回收 初步粉碎的热固性聚合物基复合材料可以通过化学初步粉碎的热固性聚合物基复合材料可以通过化学方法分解成为气态、液态和固态物质，分别进行回收。方法分解成为气态、液态和固态物质，分别进行回收。化
11、学方法通常有热裂解法、反相气化法和催化裂解法等。化学方法通常有热裂解法、反相气化法和催化裂解法等。现在学习的是第11页，共39页（1）热裂解法）热裂解法 裂解法可以得到低分子量的烷烃、烯烃和裂解法可以得到低分子量的烷烃、烯烃和COCO、H H2 2等气等气体以及类似原油的液体，固体残渣为破碎的纤维、填料和体以及类似原油的液体，固体残渣为破碎的纤维、填料和焦炭。裂解开始需要引入天然气或丙烷作为加热反应器的焦炭。裂解开始需要引入天然气或丙烷作为加热反应器的原料，一旦有气体裂解即可切换，将产物改作燃料。原料，一旦有气体裂解即可切换，将产物改作燃料。据报道，这种工艺在经济上是可取的，其裂解的液态据报道
12、，这种工艺在经济上是可取的，其裂解的液态产物组分与石油相近但价格较便宜，可作为燃料使用。产物组分与石油相近但价格较便宜，可作为燃料使用。固体残留物经过粉碎筛选作为填料使用，其成本并不比固体残留物经过粉碎筛选作为填料使用，其成本并不比直接机械粉碎高，而且增强效果很好。图直接机械粉碎高，而且增强效果很好。图8 81 1为热解流程为热解流程示意图。该流程既适用于热固性基体复合材料，也能用于热塑性示意图。该流程既适用于热固性基体复合材料，也能用于热塑性基体复合材料。基体复合材料。现在学习的是第12页，共39页图图81 聚合物基复合材料的回收装置及产物聚合物基复合材料的回收装置及产物复合材料废料复合材料
13、废料切碎机切碎机反反应应室室气体分配器气体分配器气体贮槽气体贮槽液化石油气液化石油气化学品化学品冷凝器冷凝器气液分气液分离器离器碳氢化合物贮槽碳氢化合物贮槽 精精制制装装置置取暖燃料取暖燃料化学原料化学原料液化石油气液化石油气汽化器燃料汽化器燃料煤油煤油柴油柴油固体废渣纤维贮存器固体废渣纤维贮存器填料填料制备复合材料制备复合材料现在学习的是第13页，共39页（2）反相氧化法）反相氧化法 反相氧化法也称气相法，是一种氧化分解的方法，反相氧化法也称气相法，是一种氧化分解的方法，在氧的作用下复合材料中的聚合物基体分解为低分子在氧的作用下复合材料中的聚合物基体分解为低分子碳氢化合物和碳氢化合物和COC
14、O和和H2H2，使之与增强体分离。此法对碳纤，使之与增强体分离。此法对碳纤维增强环氧体系最为有效。它除回收燃油和燃气外，还维增强环氧体系最为有效。它除回收燃油和燃气外，还较好的回收了纤维。纤维的结构并未破坏，仅在表面上较好的回收了纤维。纤维的结构并未破坏，仅在表面上残留了残留了1010的树脂，用来制造新的块状模塑料及增强的树脂，用来制造新的块状模塑料及增强水泥，均得到满意的效果。如果将复合材料碎片用水水泥，均得到满意的效果。如果将复合材料碎片用水浸湿则有助于提高回收率。因为水使氧气流的短路通浸湿则有助于提高回收率。因为水使氧气流的短路通道堵塞，提高氧化效率，同时水还有催化氧化的作用。道堵塞，提
15、高氧化效率，同时水还有催化氧化的作用。现在学习的是第14页，共39页（3）催化裂解法）催化裂解法 催化裂解法是利用催化剂将聚合物降聚成气态或催化裂解法是利用催化剂将聚合物降聚成气态或液态分子，从而易与增强体分离，得到的碳氢低分子液态分子，从而易与增强体分离，得到的碳氢低分子则经过分离或精馏，成为各种化学原料或燃料。例如，则经过分离或精馏，成为各种化学原料或燃料。例如，碳纤维增强环氧复合材料碎片与解聚催化剂混合置入碳纤维增强环氧复合材料碎片与解聚催化剂混合置入解聚反应室，在解聚反应室，在200200下反应下反应5min5min即可使环氧变成粘即可使环氧变成粘稠状液体。用抽滤法与增强体分离，增强体
16、可以再稠状液体。用抽滤法与增强体分离，增强体可以再使用。使用。现在学习的是第15页，共39页2.热塑性聚合物基复合材料的回收热塑性聚合物基复合材料的回收 热塑性聚合物基复合材料除了热压再生处理外，热塑性聚合物基复合材料除了热压再生处理外，也可以用上述热裂解法，但要权衡经济性和实际效也可以用上述热裂解法，但要权衡经济性和实际效果。热塑性聚合物基体能被溶剂溶解，因而可采用果。热塑性聚合物基体能被溶剂溶解，因而可采用溶剂回收的方法。溶剂法的流程如图溶剂回收的方法。溶剂法的流程如图8 82 2所示。这所示。这种方法可以比较完整的得到增强体和聚合物。种方法可以比较完整的得到增强体和聚合物。现在学习的是第
17、16页，共39页图图82 溶剂法回收流程图溶剂法回收流程图复复合合材材料料切切碎碎物物溶溶解解物物溶剂溶剂过滤过滤纤维（含有少量残余聚合物）纤维（含有少量残余聚合物）回收品回收品滤出物滤出物清洗清洗聚合物溶液聚合物溶液滤液滤液聚合物沉淀聚合物沉淀沉淀物沉淀物聚合物回收品聚合物回收品分分离离干干燥燥现在学习的是第17页，共39页 n溶溶于于二二甲甲苯苯和和丁丁醇醇混混合合溶溶剂剂中中，经经过过滤滤分分离离，又又经经清清洗洗后后得得到到增增强强体体。增增强强体体表表面面如如果果仍仍保保留留少少量量聚聚合合物物，则则有有利利于于再再次次复复合合时时与与基基体体的的界界面面结结合合而而提提高高性性能能
18、；反反之之清清洗洗过过于于干干净净则则效效果果变变差差。滤滤液液及及清清洗洗液液合合并并后后加加入入沉沉淀淀剂剂甲甲醇醇，使使聚聚合合物物沉沉淀淀下下来来，经经分分离离干干燥燥后后即即得得到到聚聚合合物物粉粉体体。由由于于经经过过溶溶解解、沉沉淀淀等等工工序序，聚聚合合物物结结构构与与性性能能有有一一定定变变化化，但但仍仍可可使使用用。这这种种方方法法均均适适用用于于其其他他热热塑塑性性聚聚合合物物基基体体的的复复合合材材料料体体系系，但但必必须须有有适适当当的的溶溶剂剂和和沉沉淀淀剂，同时应考虑溶剂与沉淀剂的分离与回收。剂，同时应考虑溶剂与沉淀剂的分离与回收。现在学习的是第18页，共39页3
19、、金属基复合材料的回收、金属基复合材料的回收n金属基复合材料的回收同其制备工艺、界面反应情金属基复合材料的回收同其制备工艺、界面反应情况与结合效果以及增强体与基体间物理性质（如密况与结合效果以及增强体与基体间物理性质（如密度、熔点等）的差别密切相关。主要回收方法有熔度、熔点等）的差别密切相关。主要回收方法有熔融盐处理法、电磁分离法和化学溶解分离法等。融盐处理法、电磁分离法和化学溶解分离法等。现在学习的是第19页，共39页（1）熔融盐处理法）熔融盐处理法n金金属属基基复复合合材材料料中中的的无无机机非非金金属属增增强强体体通通过过加加熔熔融融无无机机盐盐而而形形成成渣渣，通通过过排排渣渣可可将将
20、熔熔融融的的金金属属分分离离回回收收。例例如如晶晶须须（SiCw）增增强强6061铝铝合合金金复复合合材材料料，用用NaF、Li 和和KF等等无无机机盐盐均均能能使使SiCw进进入入盐盐渣渣。其其中中以以NaF10的的效效果果较较好好。熔熔盐处理法的流程见图盐处理法的流程见图83。现在学习的是第20页，共39页图图83 熔盐处理法流程图熔盐处理法流程图盐秤量后加入熔炉盐秤量后加入熔炉燃烧气，开始旋转炉体（燃烧气，开始旋转炉体（1r/min2r/min)加入物熔化并使盐润湿陶瓷增强体加入物熔化并使盐润湿陶瓷增强体处理完毕，停止旋转处理完毕，停止旋转倾倒出金属熔体，秤量回收量倾倒出金属熔体，秤量回
21、收量取出底盘中的盐饼，填埋或作其他处理取出底盘中的盐饼，填埋或作其他处理MMC废料秤量并加入熔炉废料秤量并加入熔炉清炉，作下一次运行准备清炉，作下一次运行准备现在学习的是第21页，共39页（2）电磁分离法）电磁分离法n对处于熔融状态下复合材料基体施加一对处于熔融状态下复合材料基体施加一单方向的电磁场，因增强体和基体对磁单方向的电磁场，因增强体和基体对磁场的作用极性不同，两者产生相对方向场的作用极性不同，两者产生相对方向的运动，从而分离。一般增强体沉在底的运动，从而分离。一般增强体沉在底部，然后除去。部，然后除去。现在学习的是第22页，共39页（3）化学溶解法）化学溶解法 将将复复合合材材料料置
22、置于于强强酸酸或或强强碱碱中中，金金属属基基体体溶溶解解而而与与增增强强体体分分离离，通通过过化化学学方方法法使使金金属属盐盐从从溶溶液液中中析析出出，过过滤滤干干燥燥后后，或或以以化化学学原原料料形形式式回回收收，或者经还原而成金属。或者经还原而成金属。现在学习的是第23页，共39页n 以以上上方方法法各各有有利利弊弊，对对各各种种复复合合体体系系的的作作用用也也不不同同，应应根根据据具具体体情情况况而而定定。然然而而电电磁磁分分离离法法从从原原理理上上看看是是较较合合理理的的，值值得得深深入入研研究究。当当前前金金属属基基复复合合材材料料用用量量尚尚不不大大，随随着着用用量量的的增增大大以
23、以及及冶冶金金技技术的进步，将能开发出更有效的方法。术的进步，将能开发出更有效的方法。现在学习的是第24页，共39页4.复合材料的再生技术复合材料的再生技术n近年来各种复合材料的再生问题逐步受到重视，不仅在实验室近年来各种复合材料的再生问题逐步受到重视，不仅在实验室进行研究，提出许多措施，而且工业界已经开始行动。例如德进行研究，提出许多措施，而且工业界已经开始行动。例如德国汽车工业界与主要的化学工业公司联合起来认真对待复合材国汽车工业界与主要的化学工业公司联合起来认真对待复合材料的再生问题，包括如何拆卸、分离原构件中的不同材料，形料的再生问题，包括如何拆卸、分离原构件中的不同材料，形成材料从制
24、造到再生的闭环系统，以达到再生率为成材料从制造到再生的闭环系统，以达到再生率为3030的初的初步指标。但是由于原设计中欠缺环境意识，目前的再生步指标。但是由于原设计中欠缺环境意识，目前的再生水平尚处于较低的水平。水平尚处于较低的水平。现在学习的是第25页，共39页热塑性聚合物基复合材料的再生热塑性聚合物基复合材料的再生n由于热塑性聚合物可以经加热发生塑性流由于热塑性聚合物可以经加热发生塑性流动，具备再加工利用的基本条件，所以热动，具备再加工利用的基本条件，所以热塑性聚合物基复合材料可以再生。但是其塑性聚合物基复合材料可以再生。但是其中的增强体在再生过程中尺寸逐步减少，中的增强体在再生过程中尺寸
25、逐步减少，性能递减，如图性能递减，如图8 84 4。为了避免增强体的。为了避免增强体的破坏，也尝试采用溶剂分离法。破坏，也尝试采用溶剂分离法。现在学习的是第26页，共39页 图图84 热塑性聚合物基复合材料的再生流程示意图热塑性聚合物基复合材料的再生流程示意图连续纤维增强的高性能复合材料，采用缠绕、拉拔等工艺连续纤维增强的高性能复合材料，采用缠绕、拉拔等工艺作为承力结构用于航天航空和要求高的场合，强度作为承力结构用于航天航空和要求高的场合，强度500MPa500MPa以上以上第一次再生机械破碎较长不连续纤维增强复合材料（约较长不连续纤维增强复合材料（约25mm25mm），采用模压成型工艺作为）
26、，采用模压成型工艺作为汽车次承力件或其他装饰件，强度约汽车次承力件或其他装饰件，强度约250MPa250MPa第二次再生机械粉碎短纤维增强复合材料（约短纤维增强复合材料（约5mm5mm），用注射成型、模压成型工艺），用注射成型、模压成型工艺日用家具、门窗框、头盔等，强度小于日用家具、门窗框、头盔等，强度小于200MPa200MPa第三次再生机械粉碎粉状填料增强复合材料，用注射成型、模压成型等工艺粉状填料增强复合材料，用注射成型、模压成型等工艺包装箱、机箱等低承力制品，强度小于包装箱、机箱等低承力制品，强度小于100MPa100MPa热塑性聚合物基复合材料热塑性聚合物基复合材料现在学习的是第27
27、页，共39页（1）破碎方法及其影响）破碎方法及其影响n热塑性聚合物基复合材料制件在再生处理中首先破碎成适当尺寸热塑性聚合物基复合材料制件在再生处理中首先破碎成适当尺寸的碎料。目前采用两种通用设备，即切磨机和锤磨机。用切磨机的碎料。目前采用两种通用设备，即切磨机和锤磨机。用切磨机破碎时由于剪切力较大，破碎后的碎料尺寸小、纤维短但比较均破碎时由于剪切力较大，破碎后的碎料尺寸小、纤维短但比较均匀。用锤磨机破碎时由于剪切力小，碎片大而纤维较长且保留束匀。用锤磨机破碎时由于剪切力小，碎片大而纤维较长且保留束状。选择时要与下一步塑性加工方法结合考虑。若直接用碎料模状。选择时要与下一步塑性加工方法结合考虑。
28、若直接用碎料模压，则用后一种方法比较有利；如果采用挤出或注射成型，前一压，则用后一种方法比较有利；如果采用挤出或注射成型，前一种更为合适。下面是破碎机结构简图和锤磨机的设备及工作原理。种更为合适。下面是破碎机结构简图和锤磨机的设备及工作原理。现在学习的是第28页，共39页 破碎机简图破碎机简图现在学习的是第29页，共39页 国产国产ZMJ-1锤磨机结构示意图锤磨机结构示意图现在学习的是第30页，共39页 国产国产ZMJ1型锤磨机工作原理型锤磨机工作原理n开开机机前前首首先先将将需需加加工工粉粉料料吊吊系系塔塔架架料料口口处处，启启动动电电磁磁微微型型振振动动给给料料器器和和主主机机电电动动机机
29、，这这时时物物料料由由于于电电振振器器的的振振动动而而均均匀匀自自动动地地由由料料斗斗经经工工作作导导槽槽落落入入粉粉碎碎箱箱中中细细碎碎，粉粉碎碎时时由由于于主主轴轴带带动动叶叶片片以以4400r/min的的高高速速旋旋转转而而将将落落入入箱箱内内的的物物料料击击碎碎，粉粉碎碎后后的的物物料料通通过过置置于于箱箱内内的的筛筛网网流流出出落落入入盛盛料料桶桶中中，最最后经人工转运至下道工序。后经人工转运至下道工序。现在学习的是第31页，共39页（2）塑性成型方法及其影响塑性成型方法及其影响n塑性成型有注射模塑成型、挤出模塑成型和直接模压成型三种方塑性成型有注射模塑成型、挤出模塑成型和直接模压成
30、型三种方法。前两种成型通常要经过机械混炼、挤出、造粒的过程，然后法。前两种成型通常要经过机械混炼、挤出、造粒的过程，然后用注射和模压成型方法制成工件。在这些过程中不可避免的使聚用注射和模压成型方法制成工件。在这些过程中不可避免的使聚合物分子量降解和纤维进一步粉碎，纤维和基体的界面结合状态合物分子量降解和纤维进一步粉碎，纤维和基体的界面结合状态也会受到影响，这些都是不利于制品性能的因素。但是在最后一也会受到影响，这些都是不利于制品性能的因素。但是在最后一道工序中（如注射成型），纤维由于流变场的作用产生一定的取道工序中（如注射成型），纤维由于流变场的作用产生一定的取向，有时反而对力学性能有所补偿。
31、另外为了调节纤维和基体的向，有时反而对力学性能有所补偿。另外为了调节纤维和基体的体积比例（对注射、挤出成型而言，体积比例（对注射、挤出成型而言，3030左右较为合适），有时也左右较为合适），有时也添加一些聚合物基体材料。为了改善界面结合状态还需加一些偶联剂。添加一些聚合物基体材料。为了改善界面结合状态还需加一些偶联剂。直接模压方法的工艺最为简便，但由于破碎料的流动性和纤维分布很不直接模压方法的工艺最为简便，但由于破碎料的流动性和纤维分布很不均匀（经常出现纤维集聚和高树脂区），所以性能较差，而且仅适用形均匀（经常出现纤维集聚和高树脂区），所以性能较差，而且仅适用形状简单的制件。注射成型设备及工作
32、原理和挤出生产线流程如下。状简单的制件。注射成型设备及工作原理和挤出生产线流程如下。现在学习的是第32页，共39页n目前使用的注射机类型很多，其中最具代表性、应用最广泛的是通用型注射目前使用的注射机类型很多，其中最具代表性、应用最广泛的是通用型注射机，它有螺杆式和柱塞式两种，但以螺杆式为主（见下图）。机，它有螺杆式和柱塞式两种，但以螺杆式为主（见下图）。现在学习的是第33页，共39页n 各各种种注注射射机机完完成成注注射射成成型型的的动动作作程程序序可可能能不不完完全全一一致致，但但所所要要完完成成的的基基本本工工序序是是相相同同的的。现现以以螺螺杆杆式式注注射射机机为为例例予予以以说说明明。
33、如如图图3 3所所示示。注注射射机机的的成成型型周周期期一一般般从从模模具具开开始始闭闭合合时时起起。原原始始状状态态时时动动模模板板在在开开启启位位置置，模模具具的的动动模模和和定定模模是是分分开开的的;注注射射座座在在后后退退位位置置，料料筒筒的的喷喷嘴嘴和和定定模模呈呈非非接接触触状状态态。模模具具首首先先以以低低压压快快速速进进行行闭闭合合，当当动动模模与与定定模模快快要要接接近近时时，合合模模机机构构的的动动力力系系统统自自动动切切换换成成低低压压(即即试试合合模模压压力力)、低低速速，在在确确认认模模内内无无异异物物存存在在且且嵌嵌件件没没有有松松动动时时，再再切切换换成成高高压压
34、而而将将模模具具锁锁紧紧。在在确确认认模模具具达达到到所所要要求求的的锁锁紧紧程程度度后后，注注射射座座前前移移，使使喷喷嘴嘴和和模模具具流流道道口口贴贴合合，继继而而就就可可向向注注射射油油缸缸充充人人压压力力油油，螺螺杆杆在在高高压压驱驱动动下下快快速速将将熔熔料料注注人人模模具具型型腔腔中中。此此时时螺螺杆杆头头部部作作用用于于熔熔料料上上的的压压力力即即为为注注射射压压力力(一一次次压压力力)。当当熔熔料料充充满满模模腔腔后后，螺螺杆杆仍仍对对熔熔料料保保持持一一定定的的压压力力，以以防防止止模模腔腔中中熔熔料料的的倒倒流流，并并向向模模腔腔内内补补充充因因低低温温模模具具的的冷冷却却
35、作作用用而而使使熔熔料料收收缩缩所所需需要要的的物物料料，从从而而保保证证制制品品的的致致密密性性、尺尺寸寸精精度度和和力力学学性性能能。此此时时螺螺杆杆作作用用于于熔熔料料上上的的压压力力称称之之为为保保压压压力压力(二次压力二次压力)。现在学习的是第34页，共39页 挤出模塑成型生产线流程挤出模塑成型生产线流程现在学习的是第35页，共39页 下下面面以以玻玻璃璃纤纤维维增增强强聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸二二丁丁酯酯（PBT）为为例例来来讨讨论论。纤纤维维体体积积分分数数为为35，分分别别加加入入Z6032、Z6040两两种种硅硅烷烷偶偶联联剂剂，用用上上述述三三种种方方法法制制成成再再生生复
36、复合合材材料料，力学性能见表力学性能见表83。现在学习的是第36页，共39页表表83 三种不同加工方法对再生复合材料力学性能的影响三种不同加工方法对再生复合材料力学性能的影响材料加工方法抗拉强度 （MP）拉伸模量（GPa）伸长（）冲击强度（J/m）原始复合材料103.09.02.1700.0再生复合材料再生复合材料(Z6032)再生复合材料(Z6064）注射成型112.2113.9131.910.010.210.21.51.51.893.785.0115.2再生复合材料再生复合材料(Z6032)再生复合材料(Z6064）挤出成型88.883.997.211.211.412.01.11.31.3
37、109.0112.1105.9再生复合材料再生复合材料(Z6032)再生复合材料(Z6064）直接模压54.550.057.46.66.06.31.21.11.2202.1243.1208.3现在学习的是第37页，共39页n由上表可以看出，注射成型的再生复合材料强度和模量反而比原始复合材料高。因为在注射成型过由上表可以看出，注射成型的再生复合材料强度和模量反而比原始复合材料高。因为在注射成型过程中，纤维在熔体流变作用下的取向度比原始材料高，同时增强体分布更趋于均匀，这是提高强度程中，纤维在熔体流变作用下的取向度比原始材料高，同时增强体分布更趋于均匀，这是提高强度与模量的因素。但是也明显看出，由
38、于在各道加工工序中，纤维一再被切短，界面结合也可能受到与模量的因素。但是也明显看出，由于在各道加工工序中，纤维一再被切短，界面结合也可能受到不同程度的破坏，致使复合材料提供韧性所特有的界面脱粘功、纤维拔出功和纤维滑动摩擦功大大不同程度的破坏，致使复合材料提供韧性所特有的界面脱粘功、纤维拔出功和纤维滑动摩擦功大大削弱，材料的冲击强度由原来的削弱，材料的冲击强度由原来的700 250J/m2700 250J/m2下降到下降到250J/m2250J/m2以下，同时断裂伸长率也大幅降低。以下，同时断裂伸长率也大幅降低。使用合适偶联剂（如使用合适偶联剂（如Z6040Z6040）有一定的改善，但无法根本弥
39、补增强体切短而使性能降低的损失。）有一定的改善，但无法根本弥补增强体切短而使性能降低的损失。采用挤出成型工艺，由于其流变取向作用不大，并未能起到改善材料某些力学性能的作用，采用挤出成型工艺，由于其流变取向作用不大，并未能起到改善材料某些力学性能的作用，同时也由于上述原因使冲击韧性降低。某些合适偶联剂能对性能有所改善。至于采用直接模同时也由于上述原因使冲击韧性降低。某些合适偶联剂能对性能有所改善。至于采用直接模压工艺，由于纤维的无规取向和分布不均使材料强度和模量明显降低，相反的是因为只经过压工艺，由于纤维的无规取向和分布不均使材料强度和模量明显降低，相反的是因为只经过一道破碎工序，增强纤维仍保留
40、一定长度，所以冲击性能下降幅度相对较小。偶联剂的作用一道破碎工序，增强纤维仍保留一定长度，所以冲击性能下降幅度相对较小。偶联剂的作用对于这种工艺的作用是不明显的。因此得出的结论是：由于三种不同的再生加工方式直接影对于这种工艺的作用是不明显的。因此得出的结论是：由于三种不同的再生加工方式直接影响了纤维的长度、取向和分布以及界面结合情况，所以力学性能出现明显的差别，因此应根响了纤维的长度、取向和分布以及界面结合情况，所以力学性能出现明显的差别，因此应根据实际要求选择合适的加工工艺。据实际要求选择合适的加工工艺。现在学习的是第38页，共39页（3）纤维含量对不同再生次数的复合材料性能的影响）纤维含量对不同再生次数的复合材料性能的影响n复复合合材材料料中中的的纤纤维维含含量量对对复复合合材材料料经经过过不不同同的的再再生生次次数数后后所所具具有有的的性性能能影影响响是是不不同同的的。例例如如碳碳纤纤维维增增强强聚聚醚醚酮酮（CF/PEEKCF/PEEK）在在纤纤维维含含量量分分别别为为1010和和3030时时，经经过过1 11010次次再再生生，其其力力学性能的变化如表学性能的变化如表8 84 4所示。所示。现在学习的是第39页，共39页