王小妹《高分子加工原理与技术》第7章 复合材料修改.ppt

第7章 复合材料的成型加工技术,高分子复合材料——由高聚物和各种填充材料或增强材料所组成的多相复合体 热固性和热塑性树脂中加纤维性增强材料 增强塑料——加有增强材料而某些力学性能比原有树脂有较大提高的一类塑料 玻璃纤维增强塑料，或玻璃钢石棉纤维、高硅氧纤维、石英纤维、碳纤维、硼纤维等作填料的塑料也应属于增强纤维7.1.1复合材料用树脂的选择,树脂形态——粉状、粒状、片状、有机溶液、水溶液、悬浮液、乳液等 常用树脂——酚醛、聚酯、环氧、不饱和聚酯、有机硅等树脂 树脂作用 ①把不连续的基材粘接起来 ②使纤维填料不致发生屈曲变形 ③保护纤维填料不受外界介质侵蚀和腐蚀,7.1.2 增强材料及其表面处理,(1)增强材料 纸：对树脂吸收能力高为最好 石棉：矿物性硅酸盐纤维的总称 木材：比强度高；吸湿，可燃、腐朽、各向异性 棉布：由经纬纱按一定交织方式织成 合成纤维和麻纤维：PA、PAN、PET 合成纤维可提高制品电性能、冲击强度、抗水 性、耐磨性和化学稳定性 麻纤维增强效果不如玻璃纤维，但成本低 纳米无机粒子：纳米蒙脱土、碳酸钙和二氧化硅,7.1.2 增强材料及其表面处理,(1)增强材料 玻璃纤维： 铝硼硅酸盐和钙钠硅酸盐两种 。

形态:玻璃绳、玻璃布、玻璃布带、无捻粗纱、 无捻粗纱布、短切纤维、短切纤维毡、表面毡等 新型无机纤维材料：耐高温的玻璃纤维、高强度及高模量的玻璃纤维、特殊无机纤维等 其他增强材料：纸、石棉、木材、棉布、合成纤维和麻纤维、纳米无机粒子,7.1.3 复合材料成型方法及分类,成型方法——压制(最主要的)、缠绕和挤拉 层压成型 根据成型压力 高压法 模压成型 低压法 手糊成型,,,高压成型，粘度大，在模塑过程中不易流满模具型腔 低压成型，流动性好，在固化过程中不放出副产物,7.2 层压成型,层压成型——在压力和温度作用下将多层相同或不同材料的片状物通过树脂的粘结和熔合，压制成层压塑料的成型方法层压成型由浸渍、压制和后加工处理组成,图7-4 层压成型工艺流程图,增强热固性层压塑料——以片状连续材料为骨架材料浸渍热固性树脂溶液，经干燥后成为附胶材料，通过裁剪、层叠或卷制，在加热、加压作用下，使热固性树脂交联固化而成为板、管、捧状层压制品浸渍上胶工艺 树脂溶液配制 浸渍 干燥,7.2.1 浸渍,,浸渍上胶机示意图,7.2.2 压制成型工艺,（1） 层压板材的压制 成型过程包括裁剪、叠合、进模、热压和脱模 叠料：先裁剪干燥后的附胶材料，然后叠合成板坯。

附胶材料是用纤维填料或棉布、纸张底材等经树脂浸渍或涂后而得到的 进模：将装好的压制单元分层推入多层压机的热板中，检查，闭合压机，开始升温 热压：开始热压时，T,P不宜太高，防树脂流失,压制时T,P控制分为五个阶段： ①预热阶段：从室温升至树脂开始交联反应的温度，施加全压的1/3～1/2 ②中间保温阶段：在较低的反应速度下交联固化，至溢料不能拉丝为止 ③升温阶段：将温度和压力升至最高 ④热压保温阶段：树脂充分交联固化 ④冷却阶段：树脂充分交联固化后即可逐渐降温层压工艺温度曲线示意图,热 压,多层压机示意图,7.2.2 压制成型工艺,压力：P大小取决于树脂固化特性， 时间：与树脂类型、固化特性和制品厚度有关 总压制τ=预热τ×叠合厚度×固化速度＋冷压τ 脱模：板材冷至50℃以下，卸压脱模 热处理：使树脂充分固化的补加措施，进一步提高制品力学强度、耐热性和电性能层压管材和棒材也是以干燥的附胶材料为原料，用专门的卷管机卷绕成管坯或棒坯，然后加压、加热固化成型,(2)管材、棒状的压制,卷管工艺示意图 1－上辊筒 2、3－支承辊 4－管芯 5－导向辊 6－张力辊 7－胶布卷辊 8－刹车轮 9－翼形螺母 10－胶布,7.3 模压成型,复合材料与热固性塑料的模压成型工艺相似 模压料可用预混法和预浸法制备 聚酯模压料由树脂糊以及增强材料组成，树脂糊包含不饱和聚酯树脂、交联剂、引发剂、增稠剂等物料，增强材料主要有短切玻璃纤维及短切玻璃纤维毡。

1)块状模塑料模压成型工艺,块状模塑料(BMC)用预混法制成的聚酯树脂模塑料,不饱和聚酯树脂 20%～35% 无机矿物填料 45%～55% 短切玻璃纤维 10%～25% 引发剂、颜料 2% ～ 3% 润滑剂 0.5%～2%,增稠剂：为了解决浸渍玻璃纤维时要求树脂粘度低，模压成型时又要求模塑料粘度高这一对矛盾．往往还加入增稠剂2) 片状模塑料模压成型,片状模塑料(SMC)用预浸法制成的片状聚酯树脂模压料,SMC生产过程示意图 1－粗纱 2－刮浆刀 3－树脂混合液 4－PE薄膜 5－切断的纤维 6－压辊 7－刮浆刀 8－树脂混合液 9－PE薄膜 10－片状模塑料,7.4 缠绕成型,用浸有树脂的纤维(或织物)，在相当于制品形状的芯模上作规律性的缠绕，然后加热硬化、脱模取得制品的一种成型方法 制造圆柱形和球形等回转体，如大型贮罐、壳体 优点：制品强度高，充分发挥玻璃纤维的优良性能，生产效率较高，质量稳定，成本低7.5 手糊成型,手糊成型制品是以不饱和聚酯树脂或环氧树脂为胶粘剂浸渍片状连续材料所组成的复合材料，以玻璃纤维布作增强材料所得的制品称为玻璃钢 游离基加聚反应固化，无低分子物↑，成型时有少许压力以保持粘结表面相互接触，亦称接触成型，属低压压制成型。

优点：成型压力低，不必加热，设备及工艺简单，生产成本低，制品力学性能好 缺点：制品密实性欠佳，尺寸控制难以一致1） 手糊成型用模具及脱模剂,模具设计 产品外表面光洁，作成阳模；内面光洁制作成阴模；内外面光洁，应制作成对模 玻璃钢产品固化会收缩 模具的拐角，不管是内角、外角一般不易做成，直角和夹角部应改成圆角圆角易糊制，气泡少，美观，不易损坏，R＞10mm为好； 拔模斜度， 按脱模方向,模具面斜3～6度易脱模,模具材料 金属模、木模、石膏、水泥和泥模、橡胶模、蜡模、玻璃钢模 脱模剂 薄膜型：玻璃纸、涤纶膜、PVC膜、PE膜 溶液型：过氯乙烯溶液、聚乙烯醇溶液、硅橡胶 和硅油脱模剂 油蜡型：变压器油、汽缸油、黄干油、凡士林、 硅脂、石蜡乳液,(2) 手糊成型工艺及控制,用手工在预先涂好脱模剂的模具上，先刷一层树脂液，然后铺一层玻璃布，并排除气泡，如此重复直到所需厚度，经固化、脱模，再经过加工、修饰即可a）阴模 （b）阳模 （c）对模,树脂胶液的配制： 制成粘度0.4～0.9Pa·s 玻璃纤维制品的准备：除水分、裁剪、叠放 模具准备及脱模剂涂刷：分单模和对模两类，对 模又分阴模和阳模 胶衣层的制备：制品表面涂胶衣层 糊制成型：刷一层树脂，贴一层玻璃布。

厚的玻璃钢分次糊制，每次7mm 固化：常温固化24h后脱模 脱模、修整及装配,,谢 谢！,。