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1、聚合物基复合材料Polymer Matrix Composites1HFUTPolymer Matrix Composites1第六章 热塑性聚合物基复合材料的制造方法第六章 热塑性聚合物基复合材料的制造方法?6.1 概述概述?6.2 预浸料或片状模塑料的制备预浸料或片状模塑料的制备?6.3 热塑性复合材料的冲压成型热塑性复合材料的冲压成型?6.4 热塑性复合材料的拉挤成型工艺热塑性复合材料的拉挤成型工艺?6.5 热塑性复合材料的模压成型工艺热塑性复合材料的模压成型工艺?6.4 热塑性复合材料的缠绕成型工艺热塑性复合材料的缠绕成型工艺HFUTPolymer Matrix Composites2
2、6.1 概述1、定义：、定义：热塑性复合材料是以热塑性复合材料是以热塑性树脂热塑性树脂为基体，以为基体，以纤维纤维为增强材料制成的复合材料。为增强材料制成的复合材料。2、分类：、分类：按性能分：按性能分：普通型复合材料高性能热塑性复合材料HFUTPolymer Matrix Composites3 按增强材料形状分：按增强材料形状分：短纤维增强热塑性复合材料连续纤维增强热塑性复合材料3、特性：、特性：韧性、加工速度、废料的回收等韧性、加工速度、废料的回收等HFUTPolymer Matrix Composites4HFUTPolymer Matrix Composites54、热塑性复合材料的
3、成型方法分类：、热塑性复合材料的成型方法分类：短纤维增强热塑性树脂的成型方法：注塑和挤出注塑和挤出连续纤维增强热塑性树脂成型方法：片状模塑料冲压成型工艺预浸料模压成型工艺片状模塑料真空成型工艺预浸纱缠绕成型工艺拉挤成型工艺片状模塑料冲压成型工艺预浸料模压成型工艺片状模塑料真空成型工艺预浸纱缠绕成型工艺拉挤成型工艺HFUTPolymer Matrix Composites66.2 预浸料或片状模塑料的制备关键技术：热塑性树脂的浸渍技术关键技术：热塑性树脂的浸渍技术1、预浸渍技术：、预浸渍技术：预浸渍后浸渍主要特征：主要特征：增强材料的完全浸润和浸渍，无缺陷，树脂分布均匀。聚合物基复合材料Poly
4、mer Matrix Composites2HFUTPolymer Matrix Composites7 熔融 浸渍：溶剂辅助浸渍：熔融 浸渍：溶剂辅助浸渍：缺点：树脂粘度高，浸渍效果难达到；优点：无需溶剂缺点：溶剂沸点高，难除去；留在树脂中有增塑作用。优点：粘度小，可采用类似热固性树脂的浸渍技术。HFUTPolymer Matrix Composites82、后浸渍技术：、后浸渍技术：仅是纤维和树脂的物理混合包括：包括：薄膜层叠、粉末涂料、包裹、共纺织、混杂薄膜层叠、粉末涂料、包裹、共纺织、混杂HFUTPolymer Matrix Composites93、热塑性片状模塑料的制备：、热塑性片
5、状模塑料的制备：（国外简称（国外简称GMT(Glass mat reinforced thermoplastics)或或AZDEL）(1)概述概述是以连续纤维毡或短切纤维毡和热塑性树脂复合而成的一种片状模塑料。是八十年代以来世界先进国家竞相发展的新技术，目前是以连续纤维毡或短切纤维毡和热塑性树脂复合而成的一种片状模塑料。是八十年代以来世界先进国家竞相发展的新技术，目前80%应用在汽车工业，其余应用在汽车工业，其余20%用于建筑、化工、包装、体育器械等领域。用于建筑、化工、包装、体育器械等领域。HFUTPolymer Matrix Composites10(2)分类分类a、一种是连续玻璃纤维毡与
6、热塑性树脂层合而成；适合冲压与模压成型，制品形状简单，可做各种结构件。、一种是连续玻璃纤维毡与热塑性树脂层合而成；适合冲压与模压成型，制品形状简单，可做各种结构件。b、另一种是随机分布的中长纤维与粉末热塑性树脂制 成的片材；流动性好，适于做形状复杂的部件。、另一种是随机分布的中长纤维与粉末热塑性树脂制 成的片材；流动性好，适于做形状复杂的部件。HFUTPolymer Matrix Composites11?比强度高：其密度为1.011.19gcm3，比热固性玻璃钢（1.82.0 gcm3）小，GMT制成的部件比普通玻璃钢部件轻50；?能重复加工成型，边角余料可收回利用，不污染环境，减少了材料消
7、耗，降低了成本；?成型压力低：GMT的冲压成型压力只需几MPa，而SMC的成型压力在315Mpa，甚至更高；?贮存期限长：几年以上，且不受温度要求限制；?成型周期短，生产效率高：SMC一般为615min，而GMT的成型周期仅为3550秒；?产品成本较低：主体树脂多是比较便宜的聚丙烯；(3)优缺点优缺点HFUTPolymer Matrix Composites12?优异的抗冲击性：它的吸收冲击的能力比SMC高2.53倍；?为部件设计提供了灵活性：容易加工成型，可以生产出各种具有复杂形状的制品；?多功能组合件可一步冲击成型：与钢板冲压成型相比可以节省很多模具成本；?较宽的适用温度范围：在一般温度范
8、围（40140）内GMT基本稳定。聚合物基复合材料Polymer Matrix Composites3HFUTPolymer Matrix Composites13 GMT的干法工艺：的干法工艺：(4)工艺工艺HFUTPolymer Matrix Composites14优点：优点：增强材料可以任意设计、铺层，并可选择多种增强材料，生产不污染环境。常用：PP、PVC、尼龙等。工艺：工艺：熔融浸渍法，即将连续纤维毡和PP塑料片叠合后，在加热加压下使PP浸透玻纤毡，排除气泡，冷却定型后制成GMT。HFUTPolymer Matrix Composites15GMT的湿法工艺：的湿法工艺：HFUTP
9、olymer Matrix Composites16特点：特点：纤维和树脂分布均匀，纤维含量高。但该工艺不能用连续纤维，增强材料不能按需要铺设，生产过程有污水排放。工艺：工艺：将粉末树脂和短纤（10-15mm）在拌浆槽内加水或泡沫悬浮剂搅拌成均匀的悬浮料浆，用泵输送到传送网带上，经减压脱水，形成湿毡，再干燥，收卷成坯料，在复合机内加热、加压、冷却、切断成GMT。HFUTPolymer Matrix Composites17(5)应用应用欧洲轿车中的应用：欧洲轿车中的应用：主要有轿车前脸，仪表盘、发动机罩、噪音屏幕罩、蓄电池托架等；并逐渐发展到组合式轿车前脸、车顶棚内衬、车身底盘罩等大型部件的开
10、发应用。德国的宝马、奥迪、大众、高尔夫等轿车都应用了主要有轿车前脸，仪表盘、发动机罩、噪音屏幕罩、蓄电池托架等；并逐渐发展到组合式轿车前脸、车顶棚内衬、车身底盘罩等大型部件的开发应用。德国的宝马、奥迪、大众、高尔夫等轿车都应用了GMT部件，而新款奔驰轿车采用了部件，而新款奔驰轿车采用了30多多kgGMT。国产轿车中的应用：国产轿车中的应用：引进的轿车车型中，如一汽大众的奥迪引进的轿车车型中，如一汽大众的奥迪A6轿车的发动机罩板、上海大众的帕萨特轿车的蓄电池托架、发动机罩板等，北京切诺基吉普的座椅骨架、广州本田奥德塞旅行车的内顶棚等。国产解放牌轻卡已采用国产轿车的发动机罩板、上海大众的帕萨特轿车
11、的蓄电池托架、发动机罩板等，北京切诺基吉普的座椅骨架、广州本田奥德塞旅行车的内顶棚等。国产解放牌轻卡已采用国产GMT应用在驾驶门脚踏板中。应用在驾驶门脚踏板中。HFUTPolymer Matrix Composites18其它领域中的应用：其它领域中的应用：在建筑中，现场浇注结构需要水模板或钢模板，目前在日本、韩国已大量采用在建筑中，现场浇注结构需要水模板或钢模板，目前在日本、韩国已大量采用GMT建筑模板。建筑模板。GMT在国外还被用于各种台面板、衬里等，可开发应用的领域和种类十分广泛。在国外还被用于各种台面板、衬里等，可开发应用的领域和种类十分广泛。聚合物基复合材料Polymer Matri
12、x Composites4HFUTPolymer Matrix Composites196.3 热塑性复合材料的冲压成型工艺6.3 热塑性复合材料的冲压成型工艺1、工艺：、工艺：2、特点：、特点：成型周期短、生产效率高；收缩率低；模具费用低；能成型形状复杂的大型制品。HFUTPolymer Matrix Composites203、分类：、分类：固态冲压成型工艺流动态冲压成型HFUTPolymer Matrix Composites216.4 热塑性复合材料的拉挤成型工艺6.4 热塑性复合材料的拉挤成型工艺常用的：常用的：PP、尼龙，其它有、尼龙，其它有PEEK、PI、PPS、聚砜、聚醚等；、
13、聚砜、聚醚等；1、概述：、概述：2、特点：、特点：无化学反应、易成型；质量稳定、易控制；韧性好，断裂延伸率8-12%；纤维不易露出制品表面，表面性能好。HFUTPolymer Matrix Composites223、分类：、分类：预浸纤维拉挤成型工艺纤维直接拉挤成型4、预浸纤维拉挤成型工艺：、预浸纤维拉挤成型工艺：HFUTPolymer Matrix Composites23HFUTPolymer Matrix Composites245、纤维拉挤成型工艺：、纤维拉挤成型工艺：聚合物基复合材料Polymer Matrix Composites5HFUTPolymer Matrix Compo
14、sites256.5 热塑性复合材料的模压成型工艺6.5 热塑性复合材料的模压成型工艺?是采用热塑性树脂预浸料在模具内加热加压成型复合材料的一种成型方法。是采用热塑性树脂预浸料在模具内加热加压成型复合材料的一种成型方法。?工艺参数：温度、压力、时间；工艺参数：温度、压力、时间；?一般模压压力为一般模压压力为0.7-2.0MPa，在成型温度下仅需几分钟时间。，在成型温度下仅需几分钟时间。HFUTPolymer Matrix Composites266.6 热塑性复合材料缠绕成型工艺6.6 热塑性复合材料缠绕成型工艺?工艺原理与热固性树脂的干法缠绕相同，都是用预浸纤维或预浸带缠绕成型。工艺原理与热固性树脂的干法缠绕相同，都是用预浸纤维或预浸带缠绕成型。?热塑性树脂熔融温度较高；热塑性树脂熔融温度较高；?热塑性树脂缠绕成型后不需固化，因此，加工成本低。热塑性树脂缠绕成型后不需固化，因此，加工成本低。?热塑性树脂成型时，先将预浸纤维加热至熔融，再在与芯模的接触点加热，并由加压辊加压，使其熔接成一个整体。热塑性树脂成型时，先将预浸纤维加热至熔融，再在与芯模的接触点加热，并由加压辊加压，使其熔接成一个整体。