复合材料工艺及设备考点.doc

绪论 1. 复合材料是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原 单一材料的多相固体材料 按基体材料不同可分为： 金属基复合材料， 无机非金属复合材料， 树脂基复合材料 2. 复合材料的主要性能特点： 轻质高强，可设计性好，工艺性能好，热性能好，耐腐蚀性能好，电性能好，其它特点： 耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等 第一章 1. 手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，室温或加热、无压或低压条 件下固化，脱模成制品的工艺方法2. 手糊成型工艺的优点： 1、不受尺寸、形状的限制； 2、设备简单、投资少； 3、工艺简单； 4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； 5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好 3. 手糊成型工艺的缺点 1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差； 2、产品性能稳定性差； 3、产品力学性能较低 4. 选用的原材料必须满足 3 点要求 1、产品设计的性能要求 2、手糊成型工艺要求 3、价格便宜、材料容易取得 5. 聚合物基体的选择选用原则： 1.能在室温下凝胶、固化并在固化过程中无低分子物产生 2.能配制成粘度适当的胶液、适宜手糊成型的胶液粘度为 0.2PaS~0.5PaS。

3.无毒或低毒 4.价格便宜 6. 不饱和聚酯树脂的固化原理： 固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离 基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构 7.不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程，共聚反应过程的三个主要阶 段：链引发、链增长、链终止 8.不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等 9. 交联剂 要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使 共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物 常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲 酸二丁酯最常用的是苯乙烯 10. 苯乙烯的优缺点： 优点： 粘度低；与树脂有良好的共混性，能很好的溶解引发剂、促进剂；苯乙烯双键 活泼，易于进行共聚反应；价格便宜，材料来源广 缺点：沸点较低（145℃） ，易挥发，有一定毒性，对人体有害11. 引发剂:引发剂可以产生自由基， 引发树脂体系进行固化反应 引发剂一般为过氧化物, 其通式为 ROOR`引发剂的主要类型有：氢过氧化物、酸过氧化物、酮过氧化物、酯过氧 化物、二酰基过氧化物。

最常用的有：过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮（混合物） 、过氧化 甲乙酮（混合物） 12. 过氧化物的特性指标：以活性氧含量；临界温度；半衰期来评价 13. 促进剂:这种能使引发剂降低分解活化能，降低引发温度的物质称为促进剂 14. 阻聚剂:为了增加不饱和聚酯树脂的贮存稳定性，调节适用期，常在聚酯树脂中加入阻 聚剂最常用的阻聚剂有：对苯二酚、叔丁基对苯二酚、硝基苯、亚硫酸盐等 15.手糊制品为什么要在表面覆盖聚酯薄膜？ 自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与 O2 的反应速度慢 104 倍，一般聚酯树脂制品固 化时，表面应覆盖聚酯薄膜若不用薄膜覆盖，也应使成型表面形成与空气隔离的物质如蜡 类，否则自由基与周围空气中的 O2 、H2O 反应，耗去大部分自由基，造成表面固化不完 全而发粘 16. 环氧树脂的性能及特点：在树脂基复合材料中，用量仅次于不饱和树脂.其综合性能明 显优于不饱和树脂在受力构件、耐碱、电性能要求较高的场合一般使用环氧树脂 主要类型有 1、“双酚 A 型环氧树脂” ,又称“E”型环氧树脂； 2、“脂环族环氧树脂” 环氧树脂优、缺点 P13 17. 改性伯胺固化剂的优点是：提高固化剂的分子量，减少挥发性，降低毒性。

使分子中 带有羟基，提高了固化反应活性 18. 环氧树脂的辅助剂通常有： （1）稀释剂（2）增韧剂（3）填料（4）色料 19. 稀释剂其作用是降低环氧树脂的粘度，提高流动性 活性稀释剂： 降低树脂粘度的同时，参与固化反应的稀释剂改善工艺性能的同时也 改善材料的性能 非活性稀释剂：只起降低树脂粘度的作用，不参与固化反应的稀释剂树脂固化时部 分逸出，部分残留在制品内 20. 玻璃纤维种类 E－玻璃纤维，无碱纤维，含碱 0.8％以下 C－玻璃纤维，中碱纤维，含碱 8％左右 A－玻璃纤维，有碱纤维，含碱 12～15％ S－玻璃纤维，高强纤维，含碱 0.3％ M－ 高弹玻璃纤维 L－防辐射玻璃纤维 21. 玻璃纤维的电绝缘性主要取决于什么因素？ 在外电场的作用下， 玻璃纤维内部的离子产生迁移时会导电， 玻璃纤维的导电性主要取 决于化学组成碱金属离子最容易迁移，因此玻璃纤维成分中碱金属离子越多，其电绝缘性 越差 22. 表面处理，就是在玻璃纤维表面涂一层叫做“表面处理剂”的物质，使纤维与树脂能牢 固地结合，以达到提高玻璃钢性能的目的常用的表面处理剂有：沃兰类表面处理剂，A－ 151、A－172;硅烷类表面处理剂，KH550、KH560 等。

23. 表面处理剂的作用机理 表面处理剂的分子中一般都含有两种性质不同的基团 其中一部分基团 （如硅烷基） 能与无机物（比如玻璃，金属）表面上的 M－OH 起化学反应形成化学键；另一部分基团能 （如乙烯基） 能与树脂起反应形成化学键 使无机物和树脂这两类性质差别很大的材料以化学键的形式“偶联”在一起，形成了一个牢固的整体表面处理剂又称为“偶联剂”它能改性 玻璃纤维的表面性质和复合材料的界面状态， 加强界面结合， 可以有效防止水分等有害介质 的侵蚀 24. 把表面处理剂就加入到“浸润剂”里（这种浸润剂称为增强型浸润剂） ，在拉丝时表面处 理剂就被覆盖在了玻璃纤维上这种纤维所制的布称为“前处理布” 25. 玻璃钢高级模具的要求 （1）具有足够的强度、刚度 （2）具有一定硬度（巴柯儿硬度 40 以上） 、耐热性能承受树脂固化放热的收缩作用 （3）尺寸精确、无潜藏气孔，残留划痕度小于 0.1μ m （4）光泽度达到 80-90 光泽单位或者目测反光 26. 脱模剂应具备的条件： （1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小； （2）成膜迅速、均匀、光滑； （3）使用简便、安全，价格便宜 27. 胶液的主要工艺指标是：胶液粘度；凝胶时间。

28. 凝胶时间：指在一定温度条件下，树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘 流态到失去流动性，变成软胶状态凝胶所需的时间 29. 凝胶过快—来不及操作，制品交联太严重、收缩大、发脆 凝胶过慢—增加了生产周期，且易发生流胶 影响凝胶时间的主要因素： ⑴ 引发剂、促进剂用量引发剂、促进剂用量大，凝胶时间缩短； ⑵ 胶液体积的影响胶液体积越大，热量不易散失，凝结快； ⑶ 环境温度、湿度的影响气温越高，凝结越快；湿度越小，凝结越快 ⑷ 制品表面积影响制品表面积大，凝结快 30. 固化：线型分子交联变成网状体型结构的过程 分为：凝胶阶段 定型阶段（硬化阶段） 熟化阶段（完全固化阶段） 31. 手糊制品的成型工艺条件：温度 15℃以上，湿度小于 80％ 32. 影响制品质量的因素：组分质量；成型与固化过程；制品辅助加工 33. 在工厂车间，制定质量控制制度时参考，包括 3 方面：原材料质量控制 ; 成型工艺 过程控制 ; 成品质量检验 34. 制品表面发粘原因：1.空气湿度太大，水对树脂起阻聚作用解决办法： （1）在树脂 中加入 0.02％左右的液体石蜡； （2）在树脂中掺加 5％的异腈酸酯 ； （3）制品表面覆盖薄 膜隔绝空气。

2. 引发剂、促进剂的比例弄错或失效，更换引发剂、促进剂 35. 喷射成型是为改进手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺,是手糊工艺的变形 按喷射动力分：气动型和液压型按胶混合形式分：内混合型、外混合型、先混合型 内 混合型树脂与引发剂混合后喷出，不产生引发剂蒸汽，但是喷枪必须及时用溶剂清洗，否则 喷枪易堵外混合型是引发剂与树脂在空气中混合浪费材料，并有污染 36. 树脂传递模塑(RTM) 将热固性树脂及固化剂混合均匀后注入事先铺有玻璃纤维增强 材料的密封模内，经固化、脱模制得制品的过程称为树脂传递模塑，简称（RTM） 成型设备的三大部分：RTM 成型机；压机；模具 RTM 成型工艺特点是什么？7 点 P53第四章 1. 模压成型：将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制 品的方法优点：有较高的生产效率，适于大批量生产，制品尺寸精确，表面光洁，可以有 两个精制表面，价格低廉，容易实现机械化和自动化，多数结构复杂的制品可一次成型，无 需有损于制品性能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复性好缺点：压模的设计与制造较复 杂，初次投资较高，制品尺寸受设备限制，一般只适于制备中、小型玻璃钢制品。

2.模压料的质量指标：树脂含量；挥发物含量；不溶性树脂含量 3. 影响模压料质量的主要因素：1）树脂溶液粘度 2）纤维长度 3）浸渍时间（捏合时间） 4）烘干条件 5）其它 4. 简述树脂溶液粘度对短纤维模压料质量的影响 降低胶液粘度有利于树脂对纤维浸渍，并可减少捏合过程的纤维强度损失粘度过低，在预 混过程中会导致纤维离析，影响树脂对纤维的粘结5. 模压料的工艺性：流动性、收缩率、压缩性 6. 模压料的收缩性指模压制品从模具脱出后尺寸减小的特性称模压料的收缩性 由制品的 热收缩(可逆收缩)和结构收缩(化学收缩，不可逆收缩)组成 7. 制品收缩的原因：热收缩与结构(化学)收缩 8. 模压料收缩的影响因素： （1）原材料的影响（2）模具结构和制品形状的影响（3）成型 工艺条件的影响 9. 压缩比：模压料和模压制品比容的比值 10. SMC(片状模塑料)基本组成：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、着色剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜(聚 乙烯或聚丙烯薄膜)形成的片状模压成型材料使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模 压成型 11. SMC 具有的特点： 1) 制品的重现性好， SMC 的制造不易受操作者和外界条件的影响 2) 加工制品操作处理方便，不粘手 3) 作业环境清洁，大大改善了劳卫环境 4) 片材质量均匀，适宜压制截面变化不大的大型薄壁制品 5) 树脂和玻璃纤维可以流动，可成型带肋条和凸部的制品 6) 成型的制品表面光洁度高 7) 生产效率高、成型周期短、成本低 12. SMC 的组分：不饱和聚酯树脂，交联剂、引发剂、阻聚剂，增稠剂 13. 影响增稠效果的因素：a、聚酯树脂酸值的影响 b、增稠剂活性的影响 c、微量水分的 影响 d、温度的影响 14. 低收缩添加剂的加入低收缩添加剂后可大幅度降低收缩率，使收缩率接近于零，还可 使 SMC 制品表面光滑、无裂纹。

作用机理：当 SMC 在模具中加热固化时，随体系的温度升高，树脂发生热膨胀，聚酯与苯 乙烯开始发生聚合， 相当于其在热塑性聚合物的内压力下进行固化， 因而在未发生收缩前就 被固定下来了即热塑性树脂热膨胀力阻止了聚酯固化时的收缩 热塑性树脂固化稍迟， 虽然聚合降温时也发生收缩， 但是此时周围热固性树脂已经固化， 故只能形成局部微孔收缩而不能形成整体收缩 常见的低收缩添加剂：聚氯乙烯 PVC；聚苯乙烯 PS ；聚乙烯 PE；氯乙烯－醋酸乙烯共聚 物 PVAc填料的性能指标：细度、油吸附量、触变性 15.SMC 成型工艺中，必须采用内脱模剂内脱模机理：内脱模剂是一些熔点比模制温度稍 低的化合物与液态树脂相溶，但与固化后的树脂不相容制品加热成型时，脱模剂从内部 逸出到。