1复合材料加工工艺
1 注射成型工艺 塑料注射成型又称注塑成型,是热塑性塑料 成形的主要加工方法。其生产周期短,生产效率高,能一次成 形空间几何形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品, 适应性强,生产过程易于实现自动化。
注射成型工艺过程是将塑料经过预干燥处理,通过注射机的注 射过程使塑料在模具中成型,开模后取出塑件并进行后处理。 其中注射过程是获得合格塑件的关键,完整的注射过程包括加 料、塑化、注射、保压、冷却定型和脱模等几个步骤。
6 树脂传递模塑。 将混合均匀的液态热固性树脂(通常为不 饱和聚酯树脂)及固化剂注入事先铺有玻璃纤维增强材料的 密封模内,经固化、脱模、后加工而成制品。又称压注成形, 它是在模压成形的基础上发展起来的热固性塑料成形方法。 其工艺类似于注射成形,所不同的是塑料在模具的加料室内 塑化,再经过浇注系统进入型腔,而注射成形是在注射机料 筒内塑化。
手糊工艺中常用的树脂
环氧树脂的力学性能、耐腐蚀性能好,固化收缩率低,但脆 性较大。是仅次于不饱和聚酯的第二大类手糊用树脂,主要 用于糊制受力部件,电绝缘产品,耐腐蚀(耐碱)制品。
环氧树脂粘度较大,使用时要加入稀释剂;固化剂用量变动 范围小,胶液使用期不易调节;用胺类化合物作固化剂时, 毒性较大。
手糊用环氧树脂的类型、品种(牌号):
2 喷射成型。 该法是将调配好的树脂胶液与短切纤维通 过喷射机的喷枪均匀喷射到模具上沉积,每喷一层,即用 棍子滚压,使之压实、浸渍并排出气泡,再继续喷射,直 至完成坯件制作,最后固化成制品。
喷射法可用于成形船体、容器、汽车车身、机器外罩、 大型板等制品。
3 袋压成型。 在手糊成型的制品上,装上橡胶袋或者聚 乙烯、聚乙烯醇袋,将气体压力施加到未固化的玻璃制品 表面而使制品成型的工艺方法。袋压成型工艺也适合于用 预浸料制造复合材料制品。主要有加压袋法和真空袋法。
手糊工艺过程-原材料制备
2.增强材料准备 (1)GF制品种类选择(手糊制品主要采用GF布和毡) (2)GF表面处理及热处理 (3)布的下料及剪裁(注意布的方向性、接缝的拼接) 3.胶衣层制备:改善玻璃钢制品的表面质量,延长使用寿 命,厚度为0.25-0.5mm 4.制品厚度与层数计算 (1)制品厚度预测 (2)铺层层数计算
脂等
环氧树脂主要采用胺类固化剂,例如:三乙烯四胺等
辅助材料-稀释剂
为了达到手糊工艺对树脂的黏度要求,常通过添加稀 释剂来调节(降低)树脂体系的黏度(尤其是环氧树 脂),稀释剂分为活性稀释剂和非活性稀释剂两大类
常用的环氧树脂稀释剂的品种及性能参数
名称
丙酮 甲乙酮 环乙酮
苯 甲苯 二甲苯 正丁醇 苯乙烯
辅助材料-交联剂
不饱和聚酯树脂的固化反应是线性树脂中的不饱和 双键与交联单体的共聚反应,因此不饱和聚酯树脂体 系中必须加交联剂
不饱和聚酯树脂对交联剂的基本要求: 高沸点,低粘度,能溶解树脂及其他辅助材料,反应 活性大,能与树脂形成均匀共聚物,无毒
不饱和聚酯树脂常用的交联剂有:(主要是乙烯类单体) 苯乙烯,甲基丙烯酸甲脂,乙烯基甲苯,邻苯二甲酸二丙烯
分子量
58.08 72.10 98.14 78.11 92.13 106.16 74.12 104.14
沸点
56.5 79.6 156.0 80.1 110.8 144.0 117.0 146.0
常用环氧树脂活性稀释剂
名称
牌号
环氧丙烷丙烯醚 550#
环氧丙烷丁基醚 501#
环氧丙烷苯基醚 690#
液压机
模压成形模具
模压模只有一段加料室,模压 模成形是靠凸模对凹模中的原 料施加压力,使塑料在型腔内 成形。因此,模压模成形零件
的强度要比注射模高。
压塑模具结构
1—上加热板 2—上模板 3—承压 板 4—凸模 5—加热器 6—凹模 7—推杆 8—弹簧 9—导向杠 10— 推杆 11—支架 12—下模底板
手糊工艺过程-糊制
1.表面层糊制(也称胶衣层糊制) 2.铺层控制 3.分次固化制品的铺层设计
手糊工艺过程-固化及后处理
1.固化:一般采用常温固化,室温固化的不饱和聚酯树 脂玻璃钢制品一般在成型后24h可达到脱模强度、一 周后可使用;或者巴柯尔硬度值达到15时便可脱模。 2.脱模:最好采用木制或铜制工具。 3.修整:脱模后的制品进行机械加工,去除飞边、毛 刺,修补表面和内部缺陷。 4.装配:大型玻璃钢制品往往分几部分成型,机加工 后要进行拼接组装,组装时采用机械连接和粘结两种 方法进行连接。
2 铸造法。 一边搅拌金属或合金熔融体,一边逐步投入 增强体,使其分散混合,形成均匀的液态金属基复合材料, 然后采用压力铸造、离心铸造和熔模精密铸造等方法形成 金属基复合材料。
二缩水甘油醚 600#
脂环族环氧 6206#
分子量 114 130 150 131 140
沸点 粘度(厘泊)
154
1-2
170
2
245
7
103/22毫米
6
227
8
辅助材料-阻聚剂
作用:增加不饱和聚酯树脂的贮存稳定性 或调节不 饱和聚酯树脂的适用期
分类:无机类(硫,铜,亚硫酸盐等) 有机类(HQ,PBQ,硝基苯等) 空气中的氧
手糊工艺中常用的增强材料
手糊成型中用量最多的是玻璃纤维,增强材料选择的 工艺性要求是:
容易被树脂浸润 有较好的形变性,以满足复杂形状制品的成型要求 易浸性 满足制品力学性能、耐腐蚀性能等要求 在满足性能要求的前提下价格便宜
手糊工艺中常用的玻璃纤维GF制品
无捻粗纱 无捻粗纱布 加捻布(主要用斜纹布) GF纤维毡(短切毡,增强毡,表面毡) GF纤维带
原材料选择三原则
原材料应满足产品设计的性能要求(材性选择) 原材料应满足手糊成型的工艺要求(材料类型、品种选择) 原材料应满足产品的经济性要求
聚合物基体应满足下列要求: 能在室温下凝胶、固化,固化速度可以调节,并且固化中
无低分子产生 满足手糊工艺的低黏度要求(0.2-0.5pa•s),并且容易
调节树脂体系的黏度 浸渍性好,易排泡
模压成形工艺大致可分为一下几种类型:
短纤维料模压法
毡料模压法
碎布料模压法
层压模压法
缠绕模压法
织物模压法
定向铺设模压法
预成型坯模压法
片状模塑料模压法
模压成型工艺过程
模压成形工艺是将经过预制的热固性塑料原料,直接加入敞开的模 具加料室,然后合模,并对模具加热加压,塑料在热和压力的作用下 呈熔融流动状态并充满型腔,随后由于塑料分子发生交联反应逐渐硬 化成形。
4 缠绕法成形。 是采用预浸纱带、预浸布带等预浸料, 或将连续纤维、布带浸渍树脂后,在适当的缠绕张力下, 按一定规律缠绕到一定形状的芯模上至一定厚度,经固化 脱模获得制品的一种方法。
型芯
梭子
树脂
纤维
5 模压成形。模压成形又称压缩成形、压塑成形,是塑料 成形加工中较为传统的工艺方法。模压成形主要用于热固 性塑料。与挤塑和注塑相比,压塑设备、模具和生产过程 控制较为简单,并易于生产大型制品,但生产周期长、效 率低,较难实现自动化,工人劳动强度大,难于成形厚壁 制品及形状复杂的制品。模压成形工艺按成形方法可分为 压制模压成形、压注模压成形与注射模压成形。
树脂基复合材料成形
一. 热固性树脂基复合材料的成形 热固性树脂基复合材料以热固性树脂为基体,以无机
物、有机物为增强材料。 1 手糊成形 该法以手工作业为主,其工艺流程如下:
树脂基体配制
增强材料裁剪
手糊成形
固化 脱模修整
制品
模具涂脱模剂干燥
手糊成形可用于制造船体、储罐、储槽、大口径管道、 风机叶片、汽车壳体、机翼、火箭外壳等大中型制件。
手糊成型工艺及设备
面层 短切毯或粗纱布
表面毡 胶衣层 脱模剂
模具
手糊成型的主要特点
室温常压成型
制品尺寸、形状不受限制,适合生产尺寸大、 批量小、形状复杂的产品
可以在产品的不同部位任意增补增强材料, 易于满足产品的设计要求
工艺简便,但产品质量不易控制,质量稳定 性差
制品的树脂含量较高,耐磨性能好,但产品 的力学性能较低
双酚A型:如E-51、E-44、E-42,分子量低,流动性好。
脂环族:R-122、300#、400#等,结构紧密,耐热性、耐 紫外线性能好。
手糊工艺中常用的树脂
酚醛树脂制成的复合材料制品阻燃性能好,且燃烧时 烟密度低,毒性小。 酚醛树脂粘度小,对玻璃纤维的浸润性好;在较低温 度下固化周期长。 由于其优异的阻燃性能,可用于对阻燃要求较高的场 合,如飞机、火车、船舶的内装饰材料以及公共场所 的装潢材料。
手糊工艺过程-原材料制备
1 树脂胶液的配制 (1)胶液黏度调节,填料的增粘作用,稀释剂的降粘作用 (2)胶液凝胶时间调节:
不饱和聚酯树脂凝胶时间通过调节促进剂的用量来实现 环氧树脂凝胶时间常采用活性低的固化剂与伯胺共用的方 法来调节 (3)树脂胶液的配方设计或选择(根据材料的性能要求、 产品的使用要求) (4)配制方法 在配制过程中应当注意配制安全问题,胶液的贮存期,一 次配胶量。
7 拉挤成形。 将浸渍过树脂胶液的连续纤维束或带,在 牵引机构拉力作用下,通过成形模定形,再进行固化, 连续引拔出长度不受限制的复合材料管、棒、方形、工 字形、槽形,以及非对称形的异形截面等型材。
二. 热塑性树脂基复合材料的成形
热塑性树脂基复合材料成形过程主要由加热熔融、流 动成形和冷却硬化三个阶段组成。已成形的坯件或制品, 再加热熔融后还可以二次成形。粒子及短纤维增强的热塑 性树脂基复合材料可采用挤出成形、注射成形和模压成形, 其中,挤出成形和注射成形占主导地位。
注射成型原理图
1—定位环 2—主流道 3—定模底板 4—定模板 5—动模板 6—动模垫板 7—模脚 8—推杆固定板 9—推杆固定底板 10—拉料杆 11—推杆 12—导柱