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1、复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合 材料工业得到迅速发镇，其老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基 符合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产，如：(1)手糊成型工艺-湿法铺层成型法；(2)喷射成型工艺；(3)树脂传递模塑成型技术(RTM技术)；(4)袋压法(压力袋法)成型；(5)真空袋压成型；(6)热压罐成型技术；(7)液压釜法成型技术；(8)热膨胀模塑法成型技术；(9)夹层结构成型技术；(10)模压料生产工艺；(11) ZMC模压料注射技术；(12)模压成型工艺；(13)层合板生产技术；(14)卷制管成型技术；(15
2、)纤维缠绕制品成型技术；(16)连续制板生产工艺；(17)浇铸成型技术；(18)拉挤成型工艺；(19)连续缠绕制管工艺；(20)编织复合材料制造技术；(21)热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺；(22)注射成型工艺;(23)挤出成型工艺；(24)离心浇铸制管成型工艺；(25)其它成型技术。视所选用的树脂基体材料的不同，上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产, 有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特 占/、(1)材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的 成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要
3、求进行设计，因此在造反材料、设计配比、确 定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。(2)制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材 料是柔软纤维或织物，因此，用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它 材 料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能生产。一、接触低压成型工艺接触低压成型工艺的特点是以手工铺放增强材料，浸清树脂，或用简单的工具辅助铺放 增强材料和树脂。接触低压成型工艺的另一特点，是成型过程中不需要施加成型压力(接触 成型)，或者只施加较低成型压力(接触成型后施加0.010.7MPa压力，最大压力不超过 2.0M
4、Pa)o量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。模压成型工艺的主要优点：生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；产品尺寸精度 高，重复性好；表面光洁，无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；因为批量生 产，价格相对低廉。模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生 产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进 和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成 型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。模压成型工艺按增强材料物态和模压料品
5、种可分为如下几种：纤维料模压法 是将经 预混或预浸的纤维状模压料，投入到金属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品 的方法。该方法简便易行，用途广泛。根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压 法。碎布料模压法 将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石 棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。织物模 压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压 成型为复合材料制品。层压模压法 将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成 所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。缠绕模压法 将预浸
6、过 树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再 放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。片状塑料（SMC）模压法 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金属模具中加热加压成 型制品。预成型坯料模压法 先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放 入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下 成型。模压料的品种有很多，可以是预浸物料、预混物料，也可以是坯料。当前所用的模压料 品种主要有：预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC 等品种。1、原
7、材料（1）合成树脂复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：对增强材料有良 好的浸润性能，以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；有适当的粘度和良好 的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；在压制条件下具有适 宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；能够满足模压 制品特定的性能要求。按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、 酚醛树脂、乙烯基树脂、吠喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氟胺树脂、 聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择 相应的辅助材料、填料和颜料。（
8、2）增强材料 模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、 连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物（布） 和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如 亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增 强材料。（3）辅助材料一般包括固化剂（引发剂）、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添 加剂、脱模剂、着色剂（颜料）和填料等辅助材料。2、模压料的制备以玻璃纤维（或玻璃布）浸渍树脂制成的模压料为例，其生产工艺可分为预混法和预浸 法两种。(1)预混法先将玻璃纤维切割成305
9、0mm的短切纤维，经蓬松后在捏合机中与树 脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维，再经烘干(晾干)至适当粘度即可。其特点是纤 维松散无定向，生产量大，用此法生产的模压料比容大，流动性好，但在制备过程中纤维强 度损失较大。(2)预浸法 纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维(或布)经过浸胶、烘干、切短而成。 其特点是纤维成束状，比较紧密，制备模压料的过程中纤维强度损失较小，但模压料的流动 性及料束之间的相容性稍差。SMC、BMC、HMC、XMC、TMC 及 ZMC 生产技术片状模压料(Sheet Molding Compound, SMC)是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两 边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片
10、状模压料，属于预浸毡料范围。是目前国际上应用最广泛 的成型材料之一。SMC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纤维粗纱或玻璃纤维毡，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料。SMC作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点： 重现性好，不受操作者和外界条件的影响；操作处理方便；操作环境清洁、卫生，改善 了劳动条件；流动性好，可成型异形制品；模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围 大，可大幅度降低设备和模具费用；纤维长度4050mm,质量均匀性好，适宜于压制截 面变化不大的大型薄壁制品；所得制品表面光洁度高，采用低
11、收缩添加剂后，表面质量更 为理想；生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。SMC作为一种新型材料，根据具体用途和要求的不同又发展出一系列新品种，如BMC、 TMC、HNC、XMC 等。团状模压料(Bulk Molding Compound, BMC)其组成与 SMC 极 为相似，是一种改进型的预混团状模压料，可用于模压和挤出成型。两者的区别仅在于材料 形态和制作工艺上。BMC中纤维含量较低，纤维长度较短，约618mm,填料含料较大, 因而BMC制品的强度比SMC制品的强度低，BMC比较适合于压制小型制品，而SMC适 合于大型薄壁制品。厚片状模压料(Thick Mol
12、ding Compound, TMC)其组成和制作与 SMC相似，厚达50mm。由于TMC厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻璃纤维 的浸润性。此外，该材料还可以采用注射和传递成型。高强度模压料(Hight Molding Compound, HMC)和高强度片状模压料XMC主要用于制造汽车部件。HMC中不加或少加 填料，采用短切玻璃纤维，纤维含量为65%左右，玻璃纤维定向分布，具有极好的流动性 和成型表面，其制品强度约是SMC制品强度的3倍。XMC用定向连续纤维，纤维含量达 70%80%,不含填料。ZMC ZMC是一种模塑成型技术，ZMC三个字母并无实际含义, 而是包含模塑料、注射模塑
13、机械和模具三种含义。ZMC制品既保持了较高的强度指标，又 具有优良的外观和很高的生产效率，综合了 SMC和BMC的优点，获得了较快的发展。1、SMC的原材料SMC的原材料由合成树脂、增强材料和辅助材料三大类组成。(1)合成树脂 合成树脂为不饱和聚酯树脂，不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果、 工艺特性以及制品性能、收缩率、表面状态均有直接的影响。SMC对不饱和聚酯树脂有以 下要求：粘度低，对玻璃纤维浸润性能好；同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求； 固化迅速，生产周期短，效率高；固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模；固 化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；较低的收缩率。(2)增强材
14、料增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝。在不饱和聚酯树脂模塑料中，用 于SMC的增强材料目前只有短切玻璃纤维毡，而用于预混料的增强材料比较多，有短切玻 璃纤维，石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。在SMC中，玻璃纤维含量可在5%50%之间 调节。（3）辅助材料 辅助材料包括固化剂（引发剂）、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、 脱模剂、着色剂、填料和交联剂。2、SMC的制备工艺SMC生产的工艺流程主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍、树脂稠 化等过程，其工艺流程图如下：（1）树脂糊的制备及上糊操作 树脂糊的制备有两种方法-间歇法和连续法。间歇法程 序如下:将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中
15、，搅拌均匀;将引发剂倒入配料釜中， 与树脂和苯乙烯混匀；在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂；在低速搅拌下加入填料和低 收缩添加剂；在配方所列各组分分散为止，停止搅拌，静置待用。连续法是将SMC配方 中的树脂糊分为两部分，即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分，其余组分为另一 部分，分别计量、混匀后，送入SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时由管路计量 泵计量后进入静态混合器，混合均匀后输送到SMC机组的上糊区，再涂布到聚乙烯薄膜上。（2）浸渍和压实经过涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降 室，切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随传动装置离开沉
16、降室，并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合，然后进入由一系列错落排列的馄阵中，在张 力和辐的作用下，下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维紧紧压在一起，经过多次反复, 使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均匀的连续SMC片料。制品压制工艺复合材料制品压制工艺的基本流程如图：复合材料模压料按其成型周期的长短，一般可分为快速成型工艺和慢速成型工艺两种。 快速成型工艺适用于压制小型薄壁复合材料制品，慢速成型工艺适用于压制大型厚壁复合材 料制品。四、层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模 具之间，加温加压成型复合材料制品
17、的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较 成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材 已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话,机、电脑产品、各类控制电路等所有 需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质 量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备 的限制。层压工艺过程大致包括：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，如图所示：2、卷管成型工艺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
18、是 借助卷管机上的热辐，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，轴筒在运 转过程中，借助辐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 经冷辐冷却定型，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。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是: 首先清理各盥筒，然后将热馄加热到设定温度，调整好胶布张力。在压根不施加压力的情况 下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辐，将引头布贴在热辐上， 同时将胶布拉上，盖贴在引头布的加热部分，与引头布相搭接。引头布的长度约为800 1200mm,视
19、管径而定，引头布与胶布的搭接长度，一般为150250mm。在卷制厚壁管材 时，可在卷制正常运行后，将芯模的旋转速度适当加快，在接近设计壁厚时再减慢转速，至 达到设计厚度时，切断胶布。然后在保持压根压力的情况下，继续使芯模旋转12圈。最 后提升压辐，测量管坯外径，合格后，从卷管机上取出，送入固化炉中固化成型。3、预浸胶布制备工艺预浸胶布是生产复合材料层压板材、卷管和布带缠绕制品的半成品。（1）原材料预浸胶布生产所需的主要原材料有增强材料（如玻璃布、石棉布、合成纤 维布、玻璃纤维毡、石棉毡、碳纤维、芳纶纤维、石棉纸、牛皮等）和合成树脂（如酚醛树 脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等
20、）。（2）预浸胶布的制备工艺 预浸胶布的制备是使用经热处理或化学处理的玻璃布，经浸 胶槽浸渍树脂胶液，通过刮胶装置和牵引装置控制胶布的树脂含量，在一定的温度下，经过 一定时间的洪烤，使树脂由A阶转至B阶，从而得到所需的预浸胶布。通常将此过程称之 为玻璃的浸胶。该过程如下图所示：五、缠绕成型工艺缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯 模上，然后经固化、脱模，获得制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同, 分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。（1）干法缠绕 干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化 至粘流态后缠绕到芯模上。由
21、于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到 2%以内）和预浸纱质量。因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。干法缠绕工艺的最大 特点是生产效率高，缠绕速度可达10。200m/min,缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质 量高。其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的 层间剪切强度较低。（2）湿法缠绕湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯 模上。湿法缠绕的优点为：成本比干法缠绕低40%；产品气密性好，因为缠绕张力使 多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；纤维排列平行度好；湿法缠绕时，纤维上的 树脂胶液，可减少纤维磨损；生产效率高（
22、达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：树脂浪 费大，操作环境差；含胶量及成品质量不易控制；可供湿法缠绕的树脂品种较少。（3）半干法缠绕 半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备， 将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中 的气泡含量降低。三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技 术领域。纤维缠绕成型的优点能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强 度；比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可 减轻4060%；可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生
23、产，工艺条件确定后， 缠出来的产品质量稳定，精确；生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少， 缠绕速度快（240m/min）,故劳动生产率高；成本低：在同一产品上，可合理配选若干种 材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。缠绕成型的缺点 缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹 的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；缠绕成型需耍有缠绕机，芯模，固 化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产 时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。1、原材料缠绕成型的原材料主要是纤维增强材料、树脂和填料。（
24、1）增强材料 缠绕成型用的增强材.料，主要是各种纤维纱：如无碱玻璃纤维纱，中碱 玻璃纤维纱，碳纤维纱，高强玻璃纤维纱，芳纶纤维纱及表面毡等。（2）树脂基体 树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。缠绕制品的耐热性，耐化 学腐蚀性及耐自然老化性主要取决于树脂性能，同时对工艺性、力学性能也有很大影响。缠 绕成型常用树脂主要是不饱和聚酯树脂，也有时用环氧树脂和双马来酰亚胺树脂等。对于一 般民用制品如管、罐等，多采用不饱和聚酯树脂。对力学性能的压缩强度和层间剪切强度要 求高的缠绕制品，则可选用环氧树脂。航天航空制品多采用具有高断裂韧性与耐湿性能好的 双马来酰亚胺树脂。（3）填料填料种类很多，加入后能改
25、善树脂基体的某些功能，如提高耐磨性，增加阻 燃性和降低收缩率等。在胶液中加入空心玻璃微珠，可提高制品的刚性，减小密度降低成本 等。在生产大口径地埋管道时，常加入30%石英砂，借以提高产品的刚性和降低成本。为 了提高填料和树脂之间的粘接强度，填料要保证清洁和表面活性处理。2、芯模成型中空制品的内模称芯模。一般情况下，缠绕制品固化后，芯模要从制品内脱出。芯模设计的基本要求要有足够的强度和刚度，能够承受制品成型加工过程中施加于 芯模的各种载荷，如自重、制品重，缠绕张力，固化应力，二次加工时的切削力等；能满 足制品形状和尺寸精度要求，如形状尺寸，同心度、椭圆度、锥度（脱模），表面光洁度和 平整度等；保
26、证产品固化后，能顺利从制品中脱出；制造简单，造价便宜，取材方便。芯模材料缠绕成型芯模材料分两类：熔、溶性材料和组装式材料。熔、溶性材料是指 石蜡，水溶性聚乙烯醇型砂，低熔点金属等，这类材料可用浇铸法制成空心或实心芯模，制 品缠绕成型后，从开口处通入热水或高压蒸汽，使其溶、熔，从制品中流出，流出的溶体, 冷却后重复使用。组装式芯模材料常用的有铝、钢、夹层结构、木材及石膏等。另外还有内 衬材料，内衬材料是制品的组成部分，固化后不从制品中取出，内衬材料的作用主要是防腐 和密封，当然也可以起到芯模作用，属于这类材料的有橡胶、塑料、不锈钢和铝合金等。3、缠绕机缠绕机是实现缠绕成型工艺的主要设备，对缠绕机
27、的要求是：能够实现制品设计的缠 绕规律和排纱准确；操作简便；生产效率高；设备成本低。缠绕机主要由芯模驱动和绕丝嘴驱动两大部分组成。为了消除绕丝嘴反向运动时纤维松 线，保持张力稳定及在封头或锥形缠绕制品纱带布置精确，实现小缠绕角（0。15。）缠 绕，在缠绕机上设计有垂直芯轴方向的横向进给（伸臂）机构。为防止绕丝嘴反向运动时纱 带转拧，伸臂上设有能使绕丝嘴翻志的机构。我国60年代研制成功链条式缠绕机，70年代引进德国WE-250数控缠绕机，改进后实 现国产化生产，80年代后我国引进了各种型式缠绕机40多台，经过改进后，自己设计制造 成功微机控制缠绕机，并进入国际市场。机械式缠绕机类型（1）绕臂式平
28、面缠绕机其特点是绕臂（装有绕丝嘴）围绕芯模做均匀旋转运动，芯模 绕自身轴线作均匀慢速转动，绕臂（即绕丝嘴）每转一周，芯模转过一个小角度。此小角度 对应缠绕容器上一个纱片宽度，保证纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面。芯模快速 旋转时，绕丝嘴沿垂直地面方向缓慢地上下移动，此时可实现环向缠绕，使用这种缠绕机的 优点是，芯模受力均匀，机构运行平稳，排线均匀，适用于干法缠绕中小型短粗筒形容器。(2)滚翻式缠绕机 这种缠绕机的芯模由两个摇支承，缠绕时芯模自身轴旋转，两臂同 步旋转使芯模翻滚一周，芯模自转一个与纱片宽相适应的角度，而纤维纱由固定的伸臂供给, 实现平面缠绕，环向缠绕由附加装置来实现。由于滚
29、翻动作机构不宜过大，故此类缠绕机只 适用于小型制品，且使用不广泛。(3)卧式缠绕机 这种缠绕机是由链条带动小车(绕丝嘴)作往复运动，并在封头端有 瞬时停歇，芯模绕自身轴作等速旋转，调整两者速度可以实现平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠 绕，这种缠绕机构造简单，用途广泛，适宜于缠绕细长的管和容器。(4)轨道式缠绕机轨道式缠绕机分立式和卧式两种。纱团、胶槽和绕丝嘴均装在小车 上，当小车沿环形轨道绕芯模一周时，芯模自身转动一个纱片宽度，芯模轴线和水平面的夹 角为平面缠绕角a。从而形成平面缠绕型，调整芯模和小车的速度可以实现环向缠绕和螺旋 缠绕。轨道式缠绕机适合于生产大型制品。(5)行星式缠绕机芯轴和水平面倾
30、斜成a角(即缠绕角)。缠绕成型时，芯模作自转 和公转两个运动，绕丝嘴固定不动。调整芯模自转和公转速度可以完成平面缠绕、环向缠绕 和螺旋缠绕。芯模公转是主运动，自转为进给运动。这种缠绕机适合于生产小型制品。(6)球形缠绕机 球形缠绕机有4个运动轴，球形缠绕机的绕丝嘴转动，芯模旋转和芯 模偏摆，基本上和摇臂式缠绕机相同，第四个轴运动是利用绕丝嘴步进实现纱片缠绕，减少 极孔外纤维堆积，提高容器臂厚的均匀性。芯模和绕丝嘴转动，使纤维布满球体表面。芯模 轴偏转运动，可以改变缠绕极孔尺寸和调节缠绕角，满足制品受力要求。(7)电缆式纵环向缠绕机 纵环向电缆式缠绕机适用于生产无封头的筒形容器和各种管 道。装有
31、纵向纱团的转环与芯模同步旋转，并可沿芯模轴向往复运动，完成纵向纱铺放，环 向纱装在转环两边的小车上，当芯模转动，小车沿芯模轴向作往复运动时，完成环向纱缠绕。 根据管道受力情况，可以任意调整纵环向纱数量比例。(8)新型缠管机 新型缠管机与现行缠绕机的区别在于，它是靠管芯自转，并同时能沿 管长方向作往复运动，完成缠绕过程。这种新型缠绕机的优点是，绕丝嘴固定，为工人处理 断头、毛丝以及看管带来很大方便；多路进纱可实现大容量进丝缠绕，缠绕速度快，布丝均 匀，有利于提高产品重量和产量。六、连续成型工艺复合材料制品的连续成型工艺，是指从投入原材料开始，经过浸胶、成型、固化、脱模、 切断等工序，直到最后获得
32、成品的整个工艺过程，都是在连续不断地进行。根据生产的产品不同，连续成型工艺分为连续拉挤成型工艺、连续缠绕成型工艺和连续 制板工艺三种。连续缠绕成型工艺 主要用于生产不同口径的玻璃钢管和罐身。连续缠绕机的特点是： 生产效率高、产品质量稳定、劳动强度低、节省原材料、减少芯模数量等，但这种工艺技术 含量高、设备投资大、变径难度大。另一种工艺是将塑料管挤出技术和纤维缠绕工艺相结合， 塑料内衬玻璃钢管，挤出的塑料管同时起到芯模和防腐内衬两个作用。拉挤成型工艺 主要用于生产各种玻璃钢型材，如玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方 型、空腹型及异形断面型材等。目前最大的拉挤成型机，可以生产断面为800mm义800
33、mm 的空腹玻璃钢型材。新型拉挤成型技术不断涌现，如RIM拉挤成型机，弯曲形型材拉挤工 艺等。连续制板工艺主要是用玻璃纤毡、布为增强材料，连续不断地生产各种规格平板，波 纹板和夹层结构板等。连续成型工艺的共同特点：生产过程完全实现机械化身自动化，生产效率高；生产 过程不间断，制品长度不限；产品无需后加工，生产过程中边角废料少，节省原料和能源； 产品质量稳定，重复性好，成品率高；操作方便，省人力、劳动条件好；成本低。拉挤成型工艺拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维束、带或布等，在牵引力的作用下，通 过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材这种工艺最适于生产各种 断面形状的玻
34、璃钢型材，如棒、管、实体型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材(门 窗型材、叶片等)等。拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是：生产过程完全实现自动 化控制，生产效率高；拉挤成型制品中纤维含量可高达80%,浸胶在张力下进行，能充 分发挥增强材料的作用，产品强度高；制品纵、横向强度可任意调整，可以满足不同力学 性能制品的使用要求；生产过程中无边角废料，产品不需后加工，故较其它工艺省工，省 原料，省能耗；制品质量稳定，重复性好，长度可任意切断。拉挤成型工艺的缺点是产品形状单调，只能生产线形型材，而且横向强度不高。(1)拉挤工艺用原材料树脂基体 在拉挤工艺中，应用最多的是不饱和聚酯树
35、脂，约占本工艺树脂用量的90 以上，另外还有环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树 脂等。增强材料 拉挤工艺用的增强材料，主要是玻璃纤维及其制品，如无捻粗纱、连续纤 维毡等。为了满足制品的特殊性能要求，可以选用芳纶纤维、碳纤维及金属纤维等。不论是 哪种纤维，用于拉挤工艺时，其表面都必须经过处理，使之与树脂基体能很好的粘接。辅助材料拉挤工艺的辅助材料主要有脱模剂和填料。(2)拉挤成型模具模具是拉挤成型技术的重要工具，一般由预成型模和成型模两部分组成。预成型模具 在拉挤成型过程中，增强材料浸渍树脂后(或被浸渍的同时)，在进入成型模具前，必须经 过由一组导纱元件组成的预成
36、型模具，预成型模的作用是将浸胶后的增强材料，按照型材断 面配置形式，逐步形成近似成型模控形状和尺寸的预成型体，然后进入成型模，这样可以保 证制品断面含纱量均匀。成型模具成型模具横截面面积与产品横截面面积之比一般应大 于或等于10,以保证模具有足够的强度和刚度，加热后热量分布均匀和稳定。拉挤模具长 度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝胶固化速度决定，以保证制品拉出时达到脱模固化程 度。一般采用钢镀铭，模腔表面要求光洁，耐磨，借以减少拉挤成型是的摩擦阻力和提高模 具的使用寿命。(3)拉挤成型工艺拉挤成型工艺过程是由送纱、浸胶、预成型、固化定型、牵引、切断等工序组成。无捻 粗纱从纱架引出后，经过排纱器
37、进入浸胶槽浸透树脂胶液，然后进入预成型模，将多余树脂 和气泡排出，再进入成型模凝胶、固化。固化后的制品由牵引机连续不断地从模具拔出，最 后由切断机定长切断。在成型过程中，每道工序都可以有不同方法：如送纱工序，可以增加 连续纤维毡,环向缠绕纱或用三向织物以提高制品横向强度;牵引工序可以是履带式牵引机, 也可以用机械手；固化方式可以是模内固化，也可以用加热炉固化；加热方式可以是高频电 加热，也可以用熔融金属(低熔点金属)等。(4)其它拉挤成型工艺拉挤成型工艺除立式和卧式机组外，尚有弯曲形制品拉挤成型工艺，反应注射拉挤工艺 和含填料的拉挤工艺等。连续缠管工艺连续缠管工艺与定长玻璃钢管相比有如下特点：
38、生产连续，易实现自动化管理和快速 固化，生产效率高；需要的辅助设备少，特别是模具需用量少，产品更换投资少；产品 长度可任意切断，使用长这(12m或15m),可以减少管接头数量，降低工程造价；生产 过程自动化，工艺参数集中控制，产品质量容易保证。另一种连续制管工艺采用塑料管和玻璃钢复合工艺，即EPF法，用此法生产的复合材 料管比普通玻璃钢管的防腐、抗渗性好。(1)连续缠管原料连续缠管用的原材料，要同是满足产品的使用要求和工艺生产要求。增强材料 根据玻璃钢管和PVC/玻璃钢复合管的生产要求，增强材料品种有表面毡, 短切玻纤毡或针刺复合毡与表面毡合用，无捻粗纱。树脂基体 连续缠管用的树脂主要是不饱和
39、聚酯树脂。连续缠管工艺对树脂的要求是: 粘度适当，易浸透纤维，凝胶时间长，固化时间短，固化放热低，固化收缩小。辅助材料 为了提高管材的刚度，常加入石英砂，其添加量可达30% (最高)。脱模 剂用聚酯薄膜，薄膜裁成带，宽度为钢带宽度一倍，缠绕搭接1/2。(2)连续缠管工艺连续缠管是用预浸玻璃纤维纱或带(或现浸)，按设计的缠绕规律缠绕在芯模上，经外、 内加热固化成型，在芯模上钢带推动下，连续不断地向前推进，脱模，再经二次固化后定长 切断。改变管径时，只需要更换制管机的芯模便可，其工艺流程如下：连续制板工艺连续制板工艺始于二战后FRP工业由军转民时代，我国自1965年初开始研究，首先研 究成功的是钢
40、丝网增强聚氯乙波形板生产红，产品为横波形瓦，70年代在上海研制成纵波 聚酯玻璃钢生产线，80年代先后引进3条板材连续生产线，其生产技术达国际先进水平。玻璃钢波形板是建筑工业中用量最大的一种产品。主要用于临时建筑工程、工业建筑的 屋顶采光及农业温室。与传统的石棉瓦相比，具有质量轻，强度高，抗冲击，能透光及美观 耐久等特点。玻璃钢波形板分为纵波板和横波板两类，纵波板的波纹方向平行于板的长边，横波板的 波纹方向垂直于板的长边。就波纹形状而言，有标准型连续圆弧波，连续异形波纹和不连续 异形波纹。连续制板工艺，国内外大致相同，只是在设备的局部构造和工艺措施方面略有不同。七、热塑性复合材料成型工艺热塑性复
41、合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外 称FRTP (Fiber Rinforced Thermo Plastics)o由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产 工艺和制成的复合材料性能差别很大。从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料 两大类：(1)短纤维增强复合材料 注射成型工艺；挤出成型工艺；离心成型工艺。 (2)连续纤维增强及长纤维增强复合材料 预浸料模压成型；片状模塑料冲压成型； 片状模塑料真空成型；预浸纱缠绕成型；拉挤成型。热塑性复合材料的特殊性能如下：(1)密度小、强度高 热塑性复合材料的密度为l.l-1.6g/c
42、m3,仅为钢材的1/51/7, 比热固性玻璃钢轻1/31/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不 论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用 档次。（2）性能可设计性的自由度大 热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都 是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性 复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。（3）热性能一般塑料的使用温度为50100,用玻璃纤维增强后，可提高到100 以上。尼龙6的热变形温度为65,用30%玻纤增强后，热形温度可提高到19
43、0。聚醒 酷酮树脂的耐热性达220C,用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310C,这样高的耐热 性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/41/2, 能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.30.36W（m2 -K）, 与热固性复合材料相似。（4）耐化学腐蚀性 复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树 脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质 条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性 复合材料。（5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的
44、介电性能，不反射无线电电波，透过微 波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在 热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。（6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用， 不会造成环境污染。由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外 的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程 等方面。1、注射成型工艺注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周 期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制
45、品，一模能生产几个制 品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前 的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg,最小到1g,这种方法主要用来生产各种机械 零件，建筑制品，家电壳体，电器材料，车辆配件等。2、挤出成型工艺挤出成型是热塑性复合材料制品生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产过程连 续，生产效率高，设备简单，技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异 型断面型等产品。增强塑料管玻纤增强门窗异型断面型材，在我国有很大市场。挤出成型复 合材料制品的工艺流程如下：3、缠绕成型工艺热塑性复合材料的缠绕成型工艺原理和缠绕机设备与热固性玻璃的一样
46、，不同的是热塑 性复合材料缠绕制品的增强材料不是玻纤粗纱，而是经过浸胶（热塑性树脂）的预浸纱。因 此，需要在缠绕机上增加预浸纱预热装置和加热加压辐。缠绕成型时，先将预浸纱加热到软 化点，再与芯模的接触点加热，并加压相加压，使其熔接成一个整体。4、热塑性复合材料拉挤成型热塑性复合材料的拉挤成型工艺与热固性玻璃钢的基本相似。只要把进入模具前的浸胶 方法加以改造，生产热固性玻璃钢的设备便可使用。生产热塑性复合材料拉挤产品的增强材 料有两种：一种是经过浸胶的预浸纱或预浸带，另一种是未浸胶的纤维或纤维带。5、焊接层合法此法系利用热塑性复合材料的可焊性，生产复合材料板材。其方法如下：先在工作台上 压铺一层
47、预浸料（一般宽500mm）,铺第二层浸料时，开动压辐的焊接器，使预浸料进入压 辐下，焊接器使上下两层预浸料在几秒钟内同时受热熔化，当机器向前移动时，预浸料在压 辐的压力（0.3MPa）作用下粘合成一体。如此重复，可生产任意厚度的板材。6、热塑性片状模塑料制品冲压成型工艺热塑性片状模塑制品冲压成型与热固性SMC压制成型不同，它要先将坯料预热，然后 再放放模具加压成型。7、热塑性复合材料的连接技术热塑性复合材料的连接方法很多，例举如下：钟接用于热塑性复合材料钾接用的钾 钉，一般都是用连续纤维增强热塑性塑料制造，最好是用拉挤棒材制造。施工时，钾钉预热 到可以加压塑变的温度，钾钉与孔径应能严密配合，不
48、能大，也不能小。也可以用金属螺栓。 钾接的优点是耐冲击性好，无电化学腐蚀，价格便宜。焊接热塑性复合材料的焊接处理， 是将被连接材料的焊接表面加热到熔化状态，然后搭接加压，使之接成一体。复合材料焊接 原理与塑料焊接相似，但必须注意焊接处的纤维增强效果不能降低很多。管件对接焊 热 塑性复合材料管的对接焊方法有直接对接和补强对接焊两种。这种连接方法的优点是工艺简 单，可在现场施工，不需对管子进行机械加工，连接强度高，不易断裂。缺点是成本高，工 艺要求严格，要保证尺寸紧密配合。缠绕焊接用预浸带沿焊缝手工或机械缠绕，同是用 火焰喷枪对接触点加热熔融，使之与被连接件粘牢。选择预浸带时，要注意纤维的方向和含 量。此法较实用，被连接材料能保留较好的性能，但易出现加热不均的现象。薄板超声波 焊接 此法是用超声波对被连接处进行加热焊接，一般能够获得较高的连接强度。八、其它成型工艺聚合物基复合材料的其它成型工艺，主要指离心成型工艺、浇铸成型工艺、弹性体贮存 树脂成型工艺（ERM）、增强反应注射成型工