复合材料成型工艺.docx

齐鲁工业大学 学 生 论 文 报 告 —树脂基复合材料成型工艺 学 院 名 称 材料科学与工程学院专 业 名 称 材料化学11-2 科 目 名 称 材料成型工艺与设备 姓 名 学 号 树脂基复合材料成型工艺前言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：手糊成型工艺--湿法铺层成型法；喷射成型工艺；树脂传递模塑成型技术（RTM技术）；袋压法（压力袋法）成型；真空袋压成型；热压罐成型技术；液压釜法成型技术；这里将主要介绍喷射成型技术、树脂传递模塑成型技术（RTM技术）关键字：喷射成型技术 RTM工艺及设备 喷射成型技术 喷射成型技术是手糊成型的改进，半机械化程度喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大，如美国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%。

目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口 (1)喷射成型工艺原理及优缺点 喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品 喷射成型的优点：①用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本；②生产效率比手糊的高2～4倍；③产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好；④可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗；⑤产品尺寸、形状不受限制其缺点为：①树脂含量高，制品强度低；②产品只能做到单面光滑；③污染环境，有害工人健康喷射成型效率达15kg/min，故适合于大型船体制造已广泛用于加工浴盆、机器外罩、整体卫生间，汽车车身构件及大型浮雕制品等 （2）生产准备 场地 喷射成型场地除满足手糊工艺要求外，要特别注意环境排风根据产品尺寸大小，操作间可建成密闭式，以节省能源 材料准备 原材料主要是树脂（主要用不饱和聚酯树脂）和无捻玻纤粗纱 模具准备 准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等 喷射成型设备 喷射成型机分压力罐式和泵供式两种：①泵式供胶喷射成型机，是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中，充分混合后再由喷枪喷出，称为枪内混合型。

其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接，调节助剂泵在摇臂上的位置，可保证配料比例在空压机作用下，树脂和助剂在混合器内均匀混合，经喷枪形成雾滴，与切断的纤维连续地喷射到模具表面这种喷射机只有一个胶液喷枪，结构简单，重量轻，引发剂浪费少，但因系内混合，使完后要立即清洗，以防止喷射堵塞②压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中，靠进入罐中的气体压力，使胶液进入喷枪连续喷出安是由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成工作时，接通压缩空气气源，使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪，使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出，树脂雾化，玻纤分散，混合均匀后沉落到模具上这种喷射机是树脂在喷枪外混合，故不易堵塞喷枪嘴 （3）喷射成型工艺控制 喷射工艺参数选择：①树脂含量 喷射成型的制品中，树脂含量控制在60%左右②喷雾压力 当树脂粘度为0.2Pa·s，树脂罐压力为0.05～0.15MPa时，雾化压力为0.3～0.55MPa，方能保证组分混合均匀③喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同，一般选用20°夹角，喷枪与模具的距离为350～400mm。

改变距离，要高速喷枪夹角，保证各组分在靠近模具表面处交集混合，防止胶液飞失喷射成型应注意事项：①环境温度应控制在（25±5）℃，过高，易引起喷枪堵塞；过低，混合不均匀，固化慢；②喷射机系统内不允许有水分存在，否则会影响产品质量；③成型前，模具上先喷一层树脂，然后再喷树脂纤维混合层；④喷射成型前，先调整气压，控制树脂和玻纤含量；⑤喷枪要均匀移动，防止漏喷，不能走弧线，两行之间的重叠富庶小于1/3，要保证覆盖均匀和厚度均匀；⑥喷完一层后，立即用辊轮压实，要注意棱角和凹凸表面，保证每层压平，排出气泡，防止带起纤维造成毛刺；⑦每层喷完后，要进行检查，合格后再喷下一层；⑧最后一层要喷薄些，使表面光滑；⑨喷射机用完后要立即清洗，防止树脂固化，损坏设备树脂传递模塑成型 树脂传递模塑成型简称RTM（Resin Transfer Molding）RTM起始于50年代，是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术，可以生产出两面光的制品在国外属于这一工艺范畴的还有树脂注射工艺（Resin Injection）和压力注射工艺(Pressure Infection)RTM的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将树脂胶液注入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。

从上前的研究水平来看，RTM技术的研究发展方向将包括微机控制注射机组，增强材料预成型技术，低成本模具，快速树脂固化体系，工艺稳定性和适应性等RTM成型技术的特点：①可以制造两面光的制品；②成型效率高，适合于中等规模的玻璃钢产品生产（20000件/年以内）；③RTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；④增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况例题铺放增强材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建厂投资少，上马快RTM技术适用范围很广，目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域 （1）RTM工艺及设备 成型工艺 RTM全部生产过程分11道工序，各工序的操作人员及工具、设备位置固定，模具由小车运送，依次经过每一道工序，实现流水作业模具在流水线上的循环时间，基本上反映了制品的生产周期，小型制品一般只需十几分钟，大型制品的生产周期可以控制在1h以内完成成型设备 RTM成型设备主要是树脂压注机和模具①树脂村注机 树脂压注机由树脂泵、注射枪组成树脂泵是一组活塞式往复泵，最上端是一个空气动力泵当压缩空气驱动空气泵活塞上下运动时，树脂泵将桶中树脂经过流量控制器、过滤器定量地抽入树脂贮存器，侧向杠杆使催化剂泵运动，将催化剂定量地抽至贮存器。

压缩空气充入两个贮存器，产生与泵压力相反的缓冲力，保证树脂和催化剂能稳定的流向注射枪头注射枪口后有一个静态紊流混合器，可使树脂和催化剂在无气状态下混合均匀，然后经枪口注入模具，混合器后面设计有清洗剂入口，它与一个有0.28MPa压力的溶剂罐相联，当机器使用完后，打开开关，溶剂自动喷出，将注射枪清洗干净②模具 RTM模具分玻璃钢模、玻璃钢表面镀金属模和金属模3种玻璃钢模具容易制造，价格较低，聚酯玻璃钢模具可使用2000次，环氧玻璃钢模具可使用4000次表面镀金属的玻璃钢模具可使用10000次以上金属模具在RTM工艺中很少使用，一般来讲，RTM的模具费仅为SMC的2%～16% （2）RTM原材料 RTM用的原材料有树脂体系、增强材料和填料 树脂体系 ：RTM工艺用的树脂主要是不饱和聚酯树脂增强材料 ：一般RTM的增强材料主要是玻璃纤维，其含量为25%～45%（重量比）；常用的增强材料有玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布 填料： 填料对RTM工艺很重要，它不仅能降低成本，改善性能，而且能在树脂固化放热阶段吸收热量常用的填料有氢氧化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母等其用量为20%～40%。

树脂基复合材料工艺过程具有材料形成和构件成型同时完成的特点，工艺过程的控制直接决定了复合材料构件的制造成本和制造质量，因此应系统地研究复合材料的工艺特点和成型过程，在此基础上建立科学、有效的工艺评价和控制方法，从而提高复合材料构件性能、缩短研制周期。