毕业设计（论文）-复合材料的手糊成型工艺.doc

北华航天工业学院毕业论文 毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：聚合物基复合材料手糊成型工艺 作者所在系部： 材料工程系 作者所在专业： 高分子材料应用技术 作者所在班级： 07841 作 者 姓 名 ： 赵向男 作 者 学 号 ： 20073084128 指导教师姓名： 彭燕 完 成 时 间 ： 2010年5月25日 北华航天工业学院教务处制摘要随着社会科技与经济的飞速发展，复合材料在国内外有很大的应用与发展，并且在各个领域占据了越来越重要的地位。复合材料的成型工艺方法很多，本文着重介绍手糊成型工艺方法的特点、工艺流程以及成型过程中遇到的问题和解决方法等。关键字：复合材料 手糊成型 工艺流程。AbstrctAlong with the social economy and the rapid development of science and technology, composite materials at home and abroad, has great development and application in different fields and occupy a more and more important role. Composites forming process, this paper introduces many methods to hand lay-up molding method, process and molding process problems and solving methods.Key words: composite materials molding paste hand process.II目 录摘要IAbstrctII前言 聚合物基复合材料的应用与发展11.1复合材料的定义11.2复合材料的分类11.3聚合物基复合材料的应用与发展11.3.1复合材料在航空航天工业中的应用与发展11.3.2在交通运输方面的应用21.3.3在建筑工业中的应用31.3.4在电子工业中的应用31.3.5在其他方面的应用31.4复合材料成型工艺31.5本文研究方向5第二章 复合材料手糊成型工艺62.1手糊成型工艺定义62.2手糊成型工艺方法分类62.3手糊成型工艺特点62.4手糊成型工艺原材料62.4.1 选用的原材料必须满足的要求：62.4.2 手糊成型工艺的原材料72.5手糊成型工艺流程14第三章影响手糊成型制品质量的因素173.1施工人员因素173.2施工工艺的影响173.3原材料的影响184.4含胶量的影响193.5施工环境的影响19第四章手糊成型工艺中常见的缺陷及解决方法214.1气泡214.2流胶214.3分层214.4裂纹21结论22致谢23参考文献2425前言 聚合物基复合材料的应用与发展1.1复合材料的定义复合材料（Composite Materials）,一词大约出现在20世纪50年代，由于其具有高度的复杂性多样性存在着多种颇为严格的定义，国内最权威的是两院院士师昌绪给出的比较全面完整的定义，这个定义的叙述是：“复合材料是有有机高分子，无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应而获得原组分所不具备的性能，与一般材料的简单混合有本质的区别。”1.2复合材料的分类复合材料的分类方法很多。根据基体材料类型分类，有金属基复合材料；无机非金属基复合材料；聚合物基复合材料。无机非金属基复合材料中最重要的是陶瓷基复合材料和碳基复合材料如碳/碳复合材料。在聚合物基复合材料中，又有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料，以及单组分聚合物基复合材料和共混聚合物基复合材料之分。根据分散相的形态分类，有连续纤维增强复合材料；纤维织物、编织体增强复合材料；片状材料增强复合材料；短纤维或晶须增强复合材料；颗粒增强复合材料；纳米增强复合材料。根据增强纤维的类型分类，有碳纤维复合材料；玻璃纤维复合材料；有机纤维复合材料；硼纤维、碳化硅复合材料；混杂纤维复合材料等。本文主要介绍聚合物基复合材料的应用与发展。1.3聚合物基复合材料的应用与发展聚合物基复合材料是一种新型材料，轻质、高强、高模、抗断裂、耐疲劳，对国防工业尤其是航空航天工业特别重要，在国民经济其他工业部门也获得越来越多的应用。1.3.1复合材料在航空航天工业中的应用与发展不久前，碳纤维复合材料只能在军用飞机上用作主结构，但是，由于技术发展的进步，先进复合材料已开始在民航客机上也应用作主结构，如机身、机翼等。1目前，复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一，逐渐应用于飞机等结构的主承力构件中，西方先进战斗机上复合材料使用量已达结构总重量的25%以上。飞机结构中，复合材料最常见的结构形式有板壳、实体、夹层、杆梁等结构。板壳结构如机翼蒙皮，实体结构如结构连接件，夹层结构如某些薄翼型和楔型结构，杆梁结构如梁、肋、壁板。在航空工业先进国家，树脂基复合材料的总体发展水平很好地满足了当代最新型飞机的相应需求。尤其对于军用飞机而言，树脂基复合材料结构的设计和制造技术已经达到成熟的工程化应用水平。表1给出树脂基复合材料在军用飞机上的一些典型用例。2表1 树脂基复合材料在军用飞机上的一些典型用例机型使用主要部位结构用量（%）F-14平尾蒙皮0.8F-15垂尾及平尾蒙皮、方向舵、减速板1.6F-16垂尾、方向舵、平尾蒙皮3.4幻影2000垂尾、方向舵副翼、起落架舱门7F-18垂尾、平尾、减速板、操作面、前缘、口盖、机翼12AV-8B机翼、前机身、平尾26Rafale中机身、蒙皮、鸭翼、垂尾、副翼24JAS-39前机身、进气道鸭翼、机翼垂尾2530EF-2000机翼、机翼垂尾、方向舵3540F-22机身、机翼、垂尾、副翼、口盖起落架舱门26MFI（俄）机身、机翼、鸭翼、控制面40复合材料在航天上主要应用于固体火箭发动机燃烧室绝热壳体结构，导弹和运载火箭的间段结构、液氢储箱结构、仪器舱结构，导弹和卫星整流罩结构，导弹防热材料以及卫星的各种结构。航天结构材料也经历了从金属到玻璃钢再发展到ACM的阶段，典型的例子是固体发动机的壳体。1.3.2在交通运输方面的应用复合材料在汽车、火车、轮船等交通工具中的应用已有半个多世纪的历史，复合材料的产品逐年增加，交通运输业的用量所占比例一直最大。汽车制造业中，主要使用玻纤增强塑料（热固性和热塑性塑料）用作车身、发动机室内零部件、车顶和进气路管；碳纤维复合材料近年来也日益增多的用于汽车上，主要用作车身外板、车门、进气路管和活门盖等。1.3.3在建筑工业中的应用建筑业是聚合物复合材料最大的消费行业之一。多年来，未增强聚合物复合材料一直用于建筑行业空载轴承应用领域，如：辅料、厨房用具、浴室、覆盖层等其他方面。过去十年间，人们一直致力于将增强聚合物复合材料（PRC）应用到建筑业中的承载应用领域。一般来讲，RPC材料的潜在优势包括以下几个方面：高强度、高刚度、裁剪的耐久性、良好的疲劳性能、多方面用途装配功能以及较低的维护成本。因此，调查显示增强聚合物复合材料主要应用于翻修、式样翻新、混凝土的替代增强物等领域；在个别情况下，应用于整个纤维复合材料结构中。1.3.4在电子工业中的应用电子工业是近20年来迅速发展的高技术产业，电子功能材料是电子元器件和电子装备的基础和支撑，广泛应用在电子行业的各个领域。随着电子元器件制造技术的飞跃进步，电子产品正向小型轻量薄型化、高性能化、多功能化的方向发展，进而推动电子材料的不断进步。用复合材料制作的电子功能材料种类很多，最具代表性的是印刷线路板基板材料。作为连接和支撑电子器件的印刷线路板，它应用在众多的电子产品中，是必不可少的部件。复合材料在电子工业中的另一大类应用是制作各种天馈线，包括反射面和天线罩，还有馈源、波导等高频部件。41.3.5在其他方面的应用在造船工业中，复合材料用于生产各种工作艇、渔船、交通船、摩托艇、救生艇、游船、军用的扫雷艇及潜水艇等。在防腐设备中，复合材料特别是玻璃钢具有较高的耐化学介质腐蚀性，为化工防腐提供了新材料。用玻璃钢制造的化工腐蚀设备，主要有大型的储槽、容器，传质用各种管道、弯头、三通、管接头等配件，通风管道，咽痛，风机，泵，阀门等。复合材料还应用于体育用品中的各种体育器材，如撑杆、弓箭、赛车、滑板、赛艇、皮艇、划桨等。在农渔业方面用于蔬菜、花卉、水产养殖、养鸡、养猪等各种温室，以及粮仓、饲料仓、化粪槽、水渠、喷雾器、花盆、牛奶运送车、粪便运输车等。1.4复合材料成型工艺 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料的应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，其老成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20余种，适应着热固性和热塑性复合材料制品的生产。常见的复合材料成型方法有：（1） 喷射成型工艺；喷射成型时通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到开模表面，经辊压、固化制取复合材料制件的方法。其模具的准备与材料准备等与手糊成型基本相同，主要改革是使用一台喷射设备，将手工裱糊与叠层工序变成了喷枪的机械连续作业。喷射成型一般将分装在两个罐中的混有引发剂的树脂和促进剂的树脂，由液压泵或压缩空气按比例输送从喷枪两侧(或在喷枪内混合)雾化喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，再继续喷射，直至完成坯件制作，最后固化成型。（2）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）树脂传递模塑（resin transfer moulding,RTM）是从湿法铺层和注塑工艺中演变而来的一种新的复合材料成型工艺。它是一种适宜多品种、中批量、高质量复合材料制品的低成本技术。由于不采用预浸料从而大大降低了复合材料的制造成本。制造预浸料需要昂贵的设备投资，操作的技术含量又相当高；为防止树脂的反应又常常需要将预浸料存放于低温条件，因此成本相当高。采用树脂传递模塑工艺时，只需要将形成结构件的相应纤维按一定的取向排列成预成型体，然后向毛坯引入树脂，随着树脂固化，最终制成复合材料结构件。（3）袋压法（压力袋法）成型；袋压成型包括真空袋、压力袋和真空袋-热压罐成型法。它是借助成型袋与模具之间抽真空形成的负压或袋外施加压力，使复合材料坯料紧贴模具，从而固化成型的方法。袋压成型的最大优点是，仅用一个模具，就可以得到形状复杂、尺寸较大、质量较好的制件，也能制造夹层结构件。下图为真空袋成型的示意图。（4）手糊成型工艺；手糊（也叫裱糊、层贴）成型是以手工业为主成型复合材料制件的方法。手糊成型工艺的最大特色是以手工操作为主，适于多品种、小批量生产，且不受制品尺寸和形状的限制。其他成型技术还有：液压釜法成型技术、热膨胀模塑法成型技术、夹层结构成型技术、模压料生产工艺、ZMC模压料注射技术、模压成型工艺、层合板生产技术、卷制管成型技术、纤维缠绕制品成型技术、连续制板生产工艺、浇铸成型技术、拉挤成型工艺、连续缠绕制管工艺、编织复合材料制造技术、热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺、注射成型工艺、挤出成型工艺等。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点：（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。41.5本文研究方向本文着重介绍聚合物基复合材料的手糊成型工艺。主要包括手糊成型的原材料、工艺流程、影响制品的因素、制品容易产生的缺陷及解决办法。第二章 复合材料手糊成型工艺2.1手糊成型工艺定义手糊成型工艺又称接触成型工艺。是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。2.2手糊成型工艺方法分类手糊成型分湿法和干法两种：湿法是将增强材料（布、带、毡）用含或不含溶剂胶液直接裱糊，其浸渍和预成型过程同时完成。湿法手糊成型的具体工艺过程是：先在模具上涂一层脱模剂，然后将加入固化剂的树脂混合料均匀涂刷一层，再将纤维增强织物（按要求形状尺寸裁剪好）直接铺设在胶层上，用刮刀、毛刷或压辊迫使树脂胶液均匀地浸入织物，并排除气泡，待增强材料被树脂胶液完全浸透之后，再涂刷树脂混合液，再铺贴纤维织物，重复以上步骤直至完成制件糊制，然后再固化、脱模、修边。目前约50%的玻璃钢制品是采用湿法手糊工艺制造的。干法手糊成型则是采用预浸料按铺层序列层贴预成型，将浸渍和预成型过程分开，获预成型毛坯后，再用模压或真空袋热压罐的成型方法固化成型。干法手糊成型的具体工艺过程是：用预浸料为原料，先将预浸料（布）按样板裁剪成坯料，铺层时加热软化，然后再一层一层地紧贴在模具上，并注意排除层间气泡，使密实。此法多用于热压罐和袋压成型。2.3手糊成型工艺特点优点是成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂的产品的生产。设备简单、投资少、见效快。适宜我国乡镇企业的发展。且工艺简单、生产技术易掌握，只需经过短期培训即可进行生产。易于满足产品设计需要，可在产品不同部位任意增补增强材料；制品的树脂含量高，耐腐蚀性能好。 缺点是生产效率低、速度慢、生产周期长、不宜大批量生产。且产品质量不易控制，性能稳定性不高。产品力学性能较低。生产环境差、气味大、加工时粉尘多，易对施工人员造成伤害。2.4手糊成型工艺原材料2.4.1 选用的原材料必须满足的要求：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2.4.2 手糊成型工艺的原材料（1）基体材料复合材料是由增强材料和基体材料组成的，在复合材料的成型过程中，基体经过一系列物理的、化学的、和物理化学的复杂变化过程，与增强材料复合成为具有一定形状的整体。因此，基体材料的性能直接影响复合材料的性能，复合材料的成型方法与工艺参数的选择，主要由基体的工艺性决定。基体材料的基本组分及其作用：1） 聚合物基体树脂聚合物是基体的主要组分，它对复合材料的技术性能、成型工艺及产品的价格等都有直接的影响。用作复合材料的合成树脂首先要具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能、和耐老化性能，并且要施工简单，有良好的工艺性能。目前国内大部分手糊制品均用不饱和聚酯树脂，其次是环氧树脂。不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂是制造玻璃纤维复合材料的一种重要树脂。在国外，聚酯树脂占玻璃纤维复合材料用树脂总量的80%以上。a. 不饱和聚酯树脂定义一般由不饱和二元酸和二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是190220进行，直至达到预期的酸值（或粘度），在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。b. 不饱和聚酯树脂分类根据不饱和聚酯树脂的结构可分为邻苯型、间苯型、对苯型、双酚A型、乙烯基酯型等；根据其性能可分为通用型、防腐型、自熄型、耐热型、低收缩型等；根据其主要用途可分为玻璃钢用树脂与非玻璃钢用树脂两大类。c. 不饱和聚酯树脂性能特点 工艺性能优良。这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。 固化后树脂综合性能好。力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂。耐腐蚀性、电性能和阻燃性可以通过选择适当牌号的树脂来满足要求，树脂颜色浅，可以制成透明制品。 品种多，适应广泛，价格较低。 缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短，含苯乙烯，有刺激性气体，长期接触对身体健康不利。d. 不饱和聚酯树脂的物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.111.20左右，固化时体积收缩率较大，固化树脂的一些物理性质如下： 耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在5060，一些耐热性好的树脂则可达120。红热膨胀系数1为（130150）10。 力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等力学性能。 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。 介电性能。不饱和聚酯树脂的介电性能良好。e. 不饱和聚酯树脂的化学性质不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性差。聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物（MgO、CaO等）反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.11.0Pas粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pas以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性。环氧树脂a. 环氧树脂定义环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧集团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼 的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。b. 环氧树脂分类环氧树脂的品种很多，根据它们的分子结构，大体上可以分为5大类： 缩水甘油醚类 缩水甘油酯类 缩水甘油胺类 线形脂肪族类 脂环族类c. 环氧树脂的性能和特性 形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的黏度到高熔点固体。 固化方便。选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0180温度范围内固化。 黏附力强。环氧树脂中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的黏附力。环氧树脂固化时收缩率低也有助于形成一种强韧的、内应力较小的黏合键。由于固化反应没有挥发性副产物放出，所以在成型时不需要高压或除去挥发性副产物所耗费的时间，这就更进一步提高环氧树脂体系的黏结强度。 收缩率低。环氧树脂不同于别的热固性聚合物，它的固化过程中不产生副产物，且在液态时就有高度缔合，固化是通过直接加成进行的，故收缩率小。对于一个未改性的体系来说，其收缩率小于2%，而一般酚醛和聚酯树脂的固化则产生相当大的收缩。 力学性能。固化后的环氧树脂体系具有良好的力学性能。 电性能。固化后的环氧树脂体系在宽广的频率和温度范围内具有良好的电性能，它们是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。 化学稳定性能。固化后的环氧树脂具有很大的化学稳定性，在固化的环氧体系中，苯环和脂肪羟基实际上不易受碱的侵蚀，而且极耐酸。 尺寸稳定性。上述许多性能的综合，使固化环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。 耐霉菌。固化环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。52） 辅助剂为了改进树脂的工艺性能，固化后制品的性能，或者为了降低成本，需要在基体配方中加入适当的辅助剂，常用的辅助剂有以下几种。固化剂、引发剂与促进剂。环氧树脂本身是热塑性线性结构，必须用固化剂使它交联成网状结构大分子，成为不熔的固化产物。不饱和聚酯树脂的固化在加热条件下采用引发剂，或者在室温条件下使用引发剂和促进剂固化的办法来进行。稀释剂。室温下黏度是基体的一项重要工艺性指标，为了降低树脂黏度以符合工艺要求，需在树脂中加入一定量的稀释剂，稀释剂一般分为非活性和活性两大类。非活性稀释剂不参与树脂的固化反应，通常在浸胶后都要经过烘干过程，将大部分稀释剂除去。常用的非活性稀释剂有丙酮、乙醇、甲苯和苯等，用量一般为树脂质量的10%60%。许多酚醛和环氧树脂黏度较大，常需要加入非活性稀释剂。当基体树脂不允许加入挥发性物质时，为了降低黏度，可加活性稀释剂，它参加树脂的固化反应，成为网状结构的组成部分，它的选择和用量取决于稀释剂的结构和树脂类型。不饱和聚酯树脂的交联剂（如苯乙烯、乙烯衍生物等）的用量可以调整树脂的黏度，因此，这类树脂的交联剂可以起活性稀释剂作用，一般不另加稀释剂。环氧树脂中加入单环氧基或多环氧基低黏度化合物，可以起活性稀释剂作用。增韧剂、增塑剂。为了降低固化后树脂的脆性，提高冲击强度而加入的组分叫增韧剂或增塑剂。常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯（如二丁酯、二辛酯）、磷酸酯等，它们不参与固化反应，只起降低交联密度导致刚性下降的作用，同时又导致强度和耐热性下降。增韧剂多为线形聚合物，带有活性基团，直接参加固化反应，如在环氧树脂中加入聚酰胺、聚硫橡胶、羧基丁腈橡胶和聚酯等，在酚醛树脂中加入丁腈橡胶等。增韧剂在不降低树脂的强度情况下提高韧性，有的还可以不降低树脂的耐热性。触变剂。在手糊成型工艺中，糊制大型制品时，特别是垂直面，常发生树脂下流现象，影响制品的质量。为了消除这一弊病，常在树脂中加入一定量的触变剂，它能提高基体在静止状态下的黏度，在外力作用下，如搅拌时，变成流动性液体，因而适用于涂刷大型制件，尤其在垂直面上使用。常用的触变剂有活性二氧化硅（白炭黑），加入量一般为1%3%，在手糊工艺中用的胶衣树脂中，一般都加有触变剂。填料。树脂中加入一定量的填料，能改变其性能、降低成本，如树脂中加入一定量的填料能增加树脂的黏度，改变其流动特性，降低树脂固化时的收缩以及增加表面硬度等。颜料。为了制造彩色的复合材料制品，必须在树脂中加入一定量的颜料或染料。常用颜料的用量为树脂的0.5%5%。对于所使用颜料应满足下列要求：a.颜色鲜明，有耐热性和耐光性；b.在树脂中分散性良好，不妨碍树脂的固化；c.不影响制品的性能；d.来源方便，价格低廉。（2）增强材料复合材料组分之一是增强材料或增强剂，其主要功能是显著提高基体材料的机械性能，即赋予复合材料的高强度和高模量等力学性能。1）手糊成型的增强材料要求易被树脂浸润，并有一定的可变性能，主要有以下几种形式。无捻粗纱布即方格布是手糊成型的主要增强材料。它变形性好、易被树脂浸透，增厚效率高，能提高玻璃钢的抗冲击能力，易排除气泡。厂家多，货源足，规格品种齐全，厚度0.10.8mm，价格低。加捻布。有平纹布、斜纹布、缎纹布，和单向布等，厚度有0.05mm、0.1mm、0.20.6mm，表面一般含蜡。用加捻布制作的玻璃钢，表面平整、气密性好，但价格贵，不易浸透树脂，增厚效果差。玻璃布带。用于加强型材和特殊部位。短切毡。短切毡分无碱玻纤短切毡和中碱玻纤短切毡两种。短切毡对树脂浸透性最好，气泡容易排除，变形性好，施工方便，制品的含胶量高（60%80%），所以防渗效果好，在防水制品、耐腐蚀制品中作为防渗漏层被大量采用。短切纤维。用于填充死角。表面毡。表面毡用于表面富树脂层。表面毡是用直径1020m的单丝随机交替铺成，很薄。2)增强材料的种类：玻璃纤维a.玻璃纤维定义玻璃纤维是用熔融玻璃制成的极细的纤维，具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学稳定性好等优良性能。b.玻璃纤维成分玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺最后形成各类产品。玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/201/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。c.玻璃纤维分类按化学组成分：有碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、低碱玻璃纤维、微碱玻璃纤维。按纤维使用特性分：普通玻璃纤维、电工用玻璃纤维、高强型玻璃纤维、高模量型玻璃纤维、耐化学药品玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、低介玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维。按产品特点分：按纤维长短可分为定长纤维和连续纤维；按纤维直径大小可分为粗纤维、初级纤维、中级纤维、高级纤维；按纤维外观可分为连续纤维（无捻粗纱、有捻粗纱）、短切纤维、空心玻璃纤维、磨细纤维和玻璃粉。d.玻璃纤维的性质力学特性玻璃纤维的拉伸应力应变关系。玻璃纤维直到拉断前其应力应变关系为一条直线，无明显的屈服、塑性阶段，呈脆性材料特征。玻璃纤维的拉伸强度较高，但模量较低。直径10m以下的玻璃纤维拉伸强度可达1000MPa以上；直径5m以下的可达2400MPa以上。此数据不仅超过了天然及合成纤维的强度，同时也超过了普通钢材的强度。其强度比块状玻璃的拉伸强度40100MPa高出许多倍，是因为玻璃拉制成极细的纤维后缺陷减少之故。玻璃纤维强度的分散性较大。当纤维组分一定时，玻璃纤维表面及内部的缺陷含量取决于生产工艺过程的控制。玻璃纤维强度受湿度影响。吸水后，湿态强度下降。玻璃纤维的拉伸模量较低，约为70GPa,与纯铝的模量相近，只有普通钢材的1/3，这是玻璃纤维的主要缺点之一。热性能玻璃纤维是无定形无机高聚物，其力学性能与温度的关系类似无定形有机高聚物，存在T、T两个转变。由于T较高，约600，且不燃烧，所以相对聚合物基体来讲，耐热性好。可见，玻璃钢的耐热性主要取决于树脂基体的耐热性。玻璃纤维的导热系数低，在20200范围内为0.86kcal/(mh),而铝合金的为108144 kcal/(mh)，故具有良好的绝热性能。玻璃纤维的热膨胀系数较低。耐介质性能一般来说，玻璃是一种优良的耐腐蚀材料，除了氢氟酸外，对酸、碱、盐及有机溶剂都具有较好的耐腐蚀能力。玻璃纤维由于表面积增大，故其耐腐蚀性比块状玻璃差。 电性能电绝缘性好。玻璃纤维的体积电阻率为1010cm，所以玻璃钢很大一部分是用作绝缘材料。良好的高频介电性能。玻璃纤维的介电常数较小，介质损耗很低，具有良好的高频介电性能。玻璃钢可用作雷达罩，微波天线的天线罩。碳纤维a.碳纤维定义碳纤维是由有机纤维如黏胶纤维、聚丙烯腈纤维或沥青纤维在保护气氛下热处理碳化成为含碳量90%99%的纤维。它不仅具有碳材料的固有本质特性，又兼有纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强材料。b.碳纤维成分碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。c.碳纤维分类按先驱体纤维原料类型可分为聚丙烯腈碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维、气相生长碳纤维；按碳纤维的制造方法不同可分为碳纤维、石墨纤维、氧化纤维、活性碳纤维和气相生长碳纤维；按纤维力学性能可分为通用级碳纤维和高性能碳纤维。按碳纤维的应用领域可分为商品级碳纤维和宇航级碳纤维。按碳纤维的功能可分为受力结构用碳纤维、耐焰火碳纤维、活性碳纤维、导电用碳纤维、润滑用碳纤维、耐磨用碳纤维、耐腐蚀用碳纤维。d.碳纤维的性能力学性能碳纤维的强度高、模量大。由于密度小，所以具有较高的比强度和很高的比模量。碳纤维的脆性很大，冲击性能差。物理性能碳纤维的耐高低温性能好，导热性能好，与树脂黏结性能差。化学性能碳纤维在空气中，200290就开始发生氧化反应，当温度高于400时出现明显的氧化，氧化物以CO、CO的形式从其表面散失。所以碳纤维在空气下的耐热性比玻璃纤维差。碳纤维除了能被强氧化剂如浓硝酸、次氯酸及重铬酸盐氧化外，一般的酸碱对它的作用很小，比玻璃纤维有更好的耐腐蚀性。6其他纤维2.5手糊成型工艺流程手糊成型工艺流程图如图所示。胶液配置涂胶衣涂脱模剂模具清理 织物剪裁表面层制作增强层制作补强层制作产品检验切边加工脱模固化图 手糊成型工艺流程图其工艺过程有如下工序。 增强材料剪裁、胶液配置。下料时应注意以下几点：布的方向性；拼缝应各层错开；对圆形制品，布的45方向变形能力好，可沿此方向裁成布条糊制。注意经济适用。 模具的清理。 脱模剂涂刷。为了能保证制品顺利地从模具上取下来，通常在模具上涂脱模剂。脱模剂主要有以下几种形式。油脂类脱模剂。采用油膏、石蜡类如硅油、硅脂、凡士林、黄油、201油膏、汽车上光蜡等直接涂覆在模具表面。这类脱模剂使用方便，脱模效果好，无毒，对模具无腐蚀作用。缺点是会使制品的表面污染，不光洁，并给下道喷漆工序造成困难。薄膜类脱模剂。各种塑料薄膜如PVC薄膜、PE薄膜、PA薄膜、玻璃纸等，甚至在手糊成型中采用打字蜡纸作为脱模薄膜。薄膜类脱模剂的优点：使用方便，来源容易，脱模效果好；缺点：形变能力差，只适用几何简单的制品，大多耐热性差。PVC薄膜不适用于聚酯玻璃钢，因为苯乙烯可溶胀PVC。溶液类脱模剂。这类脱模剂是利用涂覆在模具表面的聚合物溶液的溶剂挥发后的成膜，在模具表面形成一层均匀的脱模薄膜。手糊成型工艺常用的脱模剂分如下三种：第一类聚乙烯醇类（PVA）脱模剂为5%PVA的水、乙醇溶液；第二类蜡类脱模剂目前多为进口的专用脱模蜡；第三类新型液体脱模剂为不含蜡的高聚物溶液。对于金属模还可用硅脂、甲基硅油等，木模可用聚碳酸纤维素等。 胶衣层制作。 铺层糊制。成型操作包括铺层糊制（表面层制作、增强层制作、加固件制作）和固化。表面层用表面毡铺层制作。表面层可防止胶衣显露布纹，使表面形成富树脂层，从而提高制品的耐渗漏和耐腐蚀性。将表面毡按模具表面大小剪裁，铺在胶衣面上，用毛辊上胶，然后用脱泡辊脱泡，要严格不含气泡。表面层的含胶量控制在90%。增强层的制作。增强层是玻璃钢的承载层，增强材料为玻璃布或短切毡。先对玻璃布进行裁剪和编号，按一次糊制用量配胶后，转入铺层糊制工序。糊制工具有玻璃钢专用毛刷、专用毛辊、脱泡辊和刮胶板等；糊制过程是先在模具表面上刷胶（或胶辊上胶），然后用手工将布层（或毡）平铺在表面，抹平后再用毛刷上胶（或用胶辊上胶，来回碾压，使胶液浸入毡内），然后用刮胶板刮平、脱泡（或脱泡辊将毡内胶液挤出表面，并排除气泡），再铺第二层，依次铺一层布（或毡）、上一层胶液，重复直到所需厚度。遇到弯角或凹凸块时，可用剪刀将布剪口（或手工撕开毡），然后压平。糊制过程尽可能排除气泡，控制含胶量及含胶均匀性；搭缝尽量错开，搭接宽度50mm；注意铺层方向与铺层序列。 固化。FRP产品一般要求在室温1530下固化824h,8h后即可脱模。如需提高生产效率，在6080下固化12h后脱模。产品脱模后进行后处理，在6080加热12h，可提高产品的固化度。 脱模。脱模也是手糊成型工艺中关键的一道工序。脱模的好坏直接关系到产品的质量和模具的有效利用。当然，脱模的好坏还取决于模具的设计，模具的表面光洁度，脱模剂和涂刷效果。手糊产品一般采用气脱、顶脱、水脱等方法脱模。 切边与加工。 验收。第三章 影响手糊成型制品质量的因素影响手糊成型制品质量的因素主要有以下几个方面 ：施工人员的技术水平和基本素质、施工工艺的合理性、原材料质量的好坏、含胶量以及施工时的外界环境。3.1施工人员因素作为手糊法施工制作产品，施工人员自始至终都在参与制品的生产过程，是制品生产的直接执行者，施工人员的责任心、技术水平、工作情绪及素质的高低、好坏都将直接影响到制品的最后质量好坏，因此，在影响手糊成型制品质量的因素中，施工人员的影响是最主要的。3.2施工工艺的影响施工工艺包括生产用的模具的设计和施工方法的制定。生产手糊成型制品用的模具的质量好坏以及模具的选用关系到制品质量的好坏。制品是在预先设计好的模具上成型制成的，因此，设计制作完成的模具好坏直接关系到制品的外表的美观、物理尺寸的精确、施工过程质量控制的难易、施工的方便与否和制品成型后脱模的难易，这些都会对制品的最终质量产生影响。手糊成型制品生产使用的模具基本都应该满足以下一些要求 ：模具工作面光滑平整以使得制品获得光洁表面 ；有足够的刚度以保证模具成型面基准不变 ；较小的热容量以便有效的利用热能；质量轻且利于运输，成本低而易于制造；维护简单且使用寿命较长 ；尽量使用与工件热膨胀系数相近的材料以减少变形 ；足够的热稳定性以抵抗热冲击。因此，我们在选择生产使用的模具时，要根据所需生产的制品的具体需要满足的条件，来确定选用何种材质，以及确定模具的制作方法，这样制作的模具才可以更好的适应手糊法生产制品的要求，从而更好的保证制品的质量。从表2中我们可以看出，不同的材质用于制作玻璃钢的模具的优缺点各不相同：对质量最有利的是电沉积镍，可是成本太高；最经济的是蜡一类，然而，对于提高制品的质量却是有限。表2是手糊玻璃刚生产中常用的一些模具的一些特征。表2 手糊玻璃钢常用工具模具材质种类铝钢电沉积铸镍，镍钢碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料蜡，木材，石膏优点制造工艺好；导热性好；质量好热膨胀系数小，刚性大，使用温度低热膨胀系数小，可多次使用与成型构件热膨胀系数一致，质量轻廉价可塑性成形，成本低缺点热膨胀系数大；耐温较低自重大；尺寸受限制；成本高成本较高成本昂贵；热传导低精度较低一次性或多次使用使用范围协调精度较低的构件要求精度高的零构件；热塑性树脂成型要求精密复杂结构大型高精度构件成型复杂结构与简单型面结构纤维缠绕件模压施工方法的制定，我们拿玻璃钢的生产方法来看。手糊玻璃钢生产的施工方法也可以分为连续法和多次法。连续施工法就是采用连续施工作业，一次就完成玻璃钢制品的制作。这种施工方法的施工周期短，一次就可以按要求完成制品，施工的工作效率比较高，玻璃钢的层间粘接力较好，不易出现由于污染而产生的分层现象，有利于获得要求较高的表面和节约成本，但对于一些厚度较大的玻璃钢制品，由于是一次成型，玻璃钢中的树脂进行聚合固化的放热反应同时发生，就会产生大量的反应热，使得玻璃钢的内部因为树脂发生暴聚产生很大的内力，导致玻璃钢制品出现扭曲变形，玻璃钢内部产生裂纹，从而影响玻璃钢的质量。而采用多次施工成型法，玻璃钢的成型是分几次施工才完成，玻璃钢树脂固化的放热分散，避免了由于玻璃钢暴聚而产生的集中内应力，减少内应力引起的裂纹，同时在进行后续施工时，对前面阶段施工产生的一些缺陷还可以消除一 些，进行一定的弥补；不过进行多次成型施工时，每次都要对前一次施工的玻璃钢表面进行处理，清理灰尘杂物和补平，这就会增加额外的工作量，降低生产效率，增加产品的成本，而且还有可能在清理修整过程中，由于没有处理得彻底完全，两次施工的玻璃钢层间的粘接不好而出现分层现象，降低玻璃钢的承力性能，影响玻璃钢的质量。从上面的情况来看，我们在选择施工工艺时，要进行多方面的考虑，根据制品的具体使用情况来选择我们合适的工艺方法，这样才可以在保证质量的情况下，既满足节约生产成本的要求，同时又可以提高工作效益。3.3原材料的影响合格的原材料是保证制品合格的首要条件，只有保证了生产中的原材料合格性，玻璃钢制品的质量才有了最基本保障，所以，对于我们选择的用于生产玻璃钢的材料必须有出厂合格证、产品检验合格报告、生产许可证、生产厂家的厂名和地址、产品技术指标说明书，并且尽可能的选择一些有影响的知名厂家的产品用于生产，这些厂家生产的历史时间长，生产的规模大，他们的产品还是比较可靠稳定。同时我们对进厂的材料(特别是储存了一段时间的材料)还应该进行不定期的抽检，送检验部门进行检查化验，看产品是否合格，确保是合格的材料才可以用于生产中去。74.4含胶量的影响玻璃钢手糊成型工艺是玻璃钢工业中使用最早、最普遍的一种成型工艺。尽管在整个玻璃钢工业的发展过程中,新的工艺方法不断涌现,但由于手糊成型操作简便,无需复杂的专用设备,不受制品形状尺寸的限制,同时可以根据设计要求,随意局部加强,因此一些结构复杂的大型化工设备及制品仍采用手糊成型法。但是手糊制品的质量往往取决于操作熟练和认真程度,特别是制作大型较厚的设备往往会出现起壳泛白的现象。针对这一现象,对二甲苯不饱和树脂,乙烯基树脂,双酚A 不饱和树脂作了不同含胶量的实验工作,发现含胶量是造成玻璃钢起壳泛白现象的关键因素之一。树脂基料的粘接性能取决于树脂的化学结构,树脂分子链的极性大则对玻璃纤维浸润性好,固化后的粘接力也较大。反之,树脂分子链上极性基团少,极性弱则对玻璃纤维浸润性差,固化后粘接力也小。乙烯基酯树脂主链上羟基(OH) 、醚链( - O - )为极性基团,它能对玻璃纤维表面很好的浸润和粘接,表现在含胶量43 %时,仍有很好的浸润性。玻璃钢是由树脂基料将增强纤维粘接成为一个整体,共同来承受外载荷,所以必须有足够树脂来浸润玻璃布,并粘接固化成一体。如果在手糊过程中含胶量控制较低,造成局部含胶量低于极限,使纤维无法被树脂充分浸润,更无法很好地粘接在一起,在固化过程中,又由于树脂收缩,使层与层之间起壳,即出现上述泛白现象。施工温度的高低,固化剂,促进剂用量直接影响树脂的凝胶时间。当糊制完制品,希望在一定的时间内凝胶,使得玻璃布能完全被树脂浸润。如果凝胶过快,胶液尚未完全浸润玻璃布,造成层间粘接不良,也会造成泛白现象。83.5施工环境的影响手糊成型制品对施工环境也有较为严格的要求。用玻璃钢制品的施工环境为例。玻璃钢的生产环境的湿度和温度对玻璃钢的质量也有着一定的影响。当生产环境的湿度大时，由于生产用的玻璃纤维吸湿性强，玻璃纤维表面就会吸附空气中的水份，在玻璃纤维的表面形成一层水膜，影响到树脂和玻璃纤维的结合，就会降低玻璃钢的强度和玻璃钢的抗蚀性能 ；而当生产的环境的温度过低时，不能够提供玻璃钢中的树脂反应所