手煳成型工艺及设备ppt课件

1、复 合 材 料成 型 与 加 工 技 术手糊成型工艺及设备手糊成型又称接触成型Hand Lay Up工艺流程 原资料加强资料纤维织物碳纤维玻璃纤维芳纶纤维硼纤维碳纤维织物玻璃纤维织物芳纶纤维织物混杂纤维织物加强体基 体热固性热塑性酚醛氰酸酯双马来酰亚胺聚酰亚胺聚 砜聚醚砜聚苯硫醚聚醚酰亚胺环氧聚醚醚酮聚酰亚胺基体Hand Lay Up 手糊成型工艺的优点：手糊成型工艺的优点： 1、不受尺寸、外形的限制；、不受尺寸、外形的限制； 2、设备简单、投资少；、设备简单、投资少； 3、工艺简单；、工艺简单； 4、可在恣意部位增补加强资料，易满足产品设计要求；、可在恣意部位增补加强资料，易满足产品设计要求

2、； 5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。 手糊成型工艺的缺陷手糊成型工艺的缺陷 1、消费效率低，劳动强度大，卫生条件差；、消费效率低，劳动强度大，卫生条件差； 2、产品性能稳定性差；、产品性能稳定性差； 3、产品力学性能较低。、产品力学性能较低。2.1 原资料的选择原资料的选择选用的原资料必需满足选用的原资料必需满足3点要求点要求1、产品设计的性能要求、产品设计的性能要求2、手糊成型工艺要求、手糊成型工艺要求3、价钱廉价、资料容易获得、价钱廉价、资料容易获得2.1.1 聚合物基体的选择聚合物基体的选择 选用原那么：选用原那么： 室温下固化凝胶室温下固化凝胶 能配成

3、粘度适中的胶液能配成粘度适中的胶液 0.20.5Ps双酚A型环氧树脂Tg 240 260 四缩水甘油基-4，4一二氨基二苯甲烷(TGDDM)芳香胺-二氨基二苯砜(DDS 不饱和聚酯乙烯基酯 3 3、辅助剂、辅助剂 不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、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。阻聚剂、光敏剂等。 1 1 交联剂交联剂 要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反响活性大，能使共聚反响在室温或较低温度下染料等，反响活性大，能使共聚反响在室温或较低温度下进展，能与树脂共聚构成均相

4、共聚物。进展，能与树脂共聚构成均相共聚物。 常用交联剂：常用交联剂： 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲苯乙烯、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。酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。 2、引发剂、引发剂 引发剂可以产生自在基，引发树脂体系进展固化反响。引引发剂可以产生自在基，引发树脂体系进展固化反响。引发剂普通为过氧化物，其通式为发剂普通为过氧化物，其通式为 ROOR。引发剂的主要类。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。物、二

5、酰基过氧化物。 最常用的有：最常用的有： 过氧化二苯甲酰过氧化二苯甲酰 过氧化环己酮混合物过氧化环己酮混合物 过氧化甲乙酮混合物过氧化甲乙酮混合物OHOOHO O C6H5-C-OO-C-C6H5OO HOOHOHCH3C2H5C 3 促进剂促进剂 常用的引发剂其临界温度均在常用的引发剂其临界温度均在60以上，阐明以上，阐明单独运用有机过氧化物，不能满足不饱和聚酯树单独运用有机过氧化物，不能满足不饱和聚酯树脂室温固化的要求。在促进剂的存在下，有机过脂室温固化的要求。在促进剂的存在下，有机过氧化物的氧化物的“分解活化能显著下降，可以使有机过分解活化能显著下降，可以使有机过氧化物的分解温度降到室温

6、以下。氧化物的分解温度降到室温以下。 这种能使引发剂降低分解活化能，降低引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。发温度的物质称为促进剂。 引发剂促进剂体系称为引发系统引发剂促进剂体系称为引发系统 常用的引发剂促进剂体系有：常用的引发剂促进剂体系有： 过氧化苯甲酰叔胺体系过氧化苯甲酰叔胺体系 过氧化环己酮环烷酸钴过氧化环己酮环烷酸钴 常用叔胺的反响活性顺序：常用叔胺的反响活性顺序：N，N二甲基对甲苯胺二甲基对甲苯胺 二甲基苯胺二甲基苯胺 二乙基苯胺二乙基苯胺A A 过氧化苯甲酰叔胺体系过氧化苯甲酰叔胺体系叔胺类叔胺类用量用量2020固化时间固化时间0 01010天天二乙基苯

7、胺二乙基苯胺0.2%0.2%3030分钟分钟二甲基苯胺二甲基苯胺0.2%0.2%1818分钟分钟N N，N N二甲基对甲苯胺二甲基对甲苯胺0.2%0.2%4 4分钟分钟叔胺促进剂对固化速度的影响叔胺促进剂对固化速度的影响不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂+1%过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰B B 酮过氧化物环烷酸钴引发体系酮过氧化物环烷酸钴引发体系 也是不饱和聚酯树脂低温固化最常见的引发体也是不饱和聚酯树脂低温固化最常见的引发体系，环烷酸钴对聚酯固化速度的影响见下表。系，环烷酸钴对聚酯固化速度的影响见下表。引发剂及用量促进剂及用量固化时间2过氧化甲乙酮04860min2过氧化甲乙酮0.01环烷酸钴84mi

8、n2过氧化环己酮02860min2过氧化环己酮0.01环烷酸钴60min 4 阻聚剂阻聚剂 为了添加不饱和聚酯树脂的储存稳定性，调理适为了添加不饱和聚酯树脂的储存稳定性，调理适用期，常在聚酯树脂中参与阻聚剂。普通在树用期，常在聚酯树脂中参与阻聚剂。普通在树脂消费过程中就参与脂消费过程中就参与 最常用的阻聚剂有：对苯二酚、叔丁基对苯二酚、最常用的阻聚剂有：对苯二酚、叔丁基对苯二酚、硝基苯、亚硫酸盐等硝基苯、亚硫酸盐等 自在基与苯乙烯的反响速度比自在基与自在基与苯乙烯的反响速度比自在基与O2的反的反响速度慢响速度慢104倍，普通聚酯树脂制品固化时，外表倍，普通聚酯树脂制品固化时，外表应覆盖聚酯薄膜

9、。假设不用薄膜覆盖，也应使成应覆盖聚酯薄膜。假设不用薄膜覆盖，也应使成型外表构成与空气隔离的物质如蜡类，否那么自型外表构成与空气隔离的物质如蜡类，否那么自在基与周围空气中的在基与周围空气中的O2 、H2O反响，耗去大部反响，耗去大部分自在基，呵斥外表固化不完全而发粘。分自在基，呵斥外表固化不完全而发粘。2.1.2.12.1.2.1加强资料的种类：加强资料的种类：1 1玻璃纤维种类玻璃纤维种类E E玻璃纤维，无碱纤维，含碱玻璃纤维，无碱纤维，含碱0.80.8以下以下CC玻璃纤维，中碱纤维，含碱玻璃纤维，中碱纤维，含碱8 8左右左右A A玻璃纤维，有碱纤维，含碱玻璃纤维，有碱纤维，含碱121215

10、15S S玻璃纤维，高强纤维，含碱玻璃纤维，高强纤维，含碱0.30.3MM高弹玻璃纤维高弹玻璃纤维L L防辐射玻璃纤维防辐射玻璃纤维2.1.3 加强资料的外表处置加强资料的外表处置一、外表处置的意义一、外表处置的意义 去污，加强了玻璃与树脂界面的粘接，防止去污，加强了玻璃与树脂界面的粘接，防止水分或其它介质的侵入，改善了界面形状，有效水分或其它介质的侵入，改善了界面形状，有效地传送应力，使玻璃纤维与树脂间构成一个结实地传送应力，使玻璃纤维与树脂间构成一个结实的整体的整体 偶联剂是一种改善玻纤的外表性质，即能与玻纤起化偶联剂是一种改善玻纤的外表性质，即能与玻纤起化学反响构成化学键结合，又能与树脂

11、起化学反响构成化学学反响构成化学键结合，又能与树脂起化学反响构成化学键结合的外表处置剂。它可以加强复合资料的界面结合，键结合的外表处置剂。它可以加强复合资料的界面结合，维护纤维，防止水分等有害介质的侵入；它可以改善复合维护纤维，防止水分等有害介质的侵入；它可以改善复合资料的界面形状，有效传送应力，使多种资料间构成一个资料的界面形状，有效传送应力，使多种资料间构成一个复合结实的整体。复合结实的整体。poor adhesion with a incompatible silane coupling agent.good adhesion with a compatible silane coupl

12、ing agent.4玻璃纤维的处置方法玻璃纤维的处置方法 后处置法：对于后处置法：对于“纺织型浸润剂纺织型浸润剂 第一步除去浸润剂，有两种方法。第一步除去浸润剂，有两种方法。 a、洗涤法、洗涤法:在皂水或有机溶液中清洗，然后烘干。在皂水或有机溶液中清洗，然后烘干。 b、热处置法：、热处置法：250450 1h。 第二步用外表处置剂处置要求产质量量较高时，第二步用外表处置剂处置要求产质量量较高时，处置步骤为处置步骤为: 浸渍水洗烘干。浸渍水洗烘干。 前处置法：把外表处置剂就参与到前处置法：把外表处置剂就参与到“浸润剂里浸润剂里,在在拉丝时外表处置剂就被覆盖在了玻璃纤维上。拉丝时外表处置剂就被覆

13、盖在了玻璃纤维上。 迁移法：把外表处置剂参与到树脂胶液中，当玻璃迁移法：把外表处置剂参与到树脂胶液中，当玻璃纤维浸胶时，树脂会迁移到纤维与树脂的界面上。纤维浸胶时，树脂会迁移到纤维与树脂的界面上。 迁移法需求热处置后运用。迁移法需求热处置后运用。CARBON FIBERS Carbon fiber surfaces are chemically inactive and must be treated to form surface functional groups that promote good chemical bonding with the polymer matrix.Oxid

14、ative surface treatmentsThe gas-phase oxidationNitric acid2. Nonoxidative surface treatments Coated by styrenemaleic， anhydride copolymers, methyl acrylateacrylonitrile copolymer, and polyamides 2.2 2.2手糊成型模具与脱模剂手糊成型模具与脱模剂2.2.1模具的构造与资料模具的构造与资料一、构造一、构造 单模 对模 拼装模 阳模 阴模 阳模：制品内外表尺寸准确，光滑。成型方便，便阳模：制品内外表尺寸

15、准确，光滑。成型方便，便于通风。于通风。阴模：制品外外表尺寸准确，光滑。阴模深操作不阴模：制品外外表尺寸准确，光滑。阴模深操作不便、通风条件不好、卫生条件差。便、通风条件不好、卫生条件差。对模：由阴阳模两部分组成，制品内外外表均光滑，对模：由阴阳模两部分组成，制品内外外表均光滑，厚度准确。不适宜成型批量少及大型制品模具、厚度准确。不适宜成型批量少及大型制品模具、设备投资大。设备投资大。拼装模：一些外形复杂的产品，为了脱模方便，需拼装模：一些外形复杂的产品，为了脱模方便，需求利用拼装模，即把模具分成几块进展拼装，脱求利用拼装模，即把模具分成几块进展拼装，脱模时可以分块进展，比较方便。模时可以分块

16、进展，比较方便。二、资料二、资料 木材、石膏、水泥、玻璃钢、陶土、金属等。木材、石膏、水泥、玻璃钢、陶土、金属等。 必需满足以下要求：必需满足以下要求：1满足产品尺寸、精度、外观及数量的要求；满足产品尺寸、精度、外观及数量的要求；2有足够的强度与刚度，不易变形、损坏；有足够的强度与刚度，不易变形、损坏；3不受树脂及辅助资料的浸蚀，不影响树脂固化；不受树脂及辅助资料的浸蚀，不影响树脂固化；4易脱模，运用周期长；易脱模，运用周期长；5价钱廉价，资料易得。价钱廉价，资料易得。1 1木材木材 要求均质、无节。常用红松、银杏、要求均质、无节。常用红松、银杏、枣木等。木材模具外表需求封孔处置。其特枣木等。

17、木材模具外表需求封孔处置。其特点是质轻、易加工；但不耐久。适宜于小批点是质轻、易加工；但不耐久。适宜于小批量消费小型制品。量消费小型制品。2 2石膏石膏 用半水石膏成型。制造简便，造价低；用半水石膏成型。制造简便，造价低；不耐用，怕冲击，适宜于小批量消费外形复不耐用，怕冲击，适宜于小批量消费外形复杂的制品。杂的制品。3 3水泥水泥 制造方便，本钱低，有一定强度，适制造方便，本钱低，有一定强度，适宜于制造外形简单，外表要求不高的制品。宜于制造外形简单，外表要求不高的制品。4 4石蜡石蜡 适宜于制造难以取出的型心，一次性适宜于制造难以取出的型心，一次性运用，成型后融化掉。运用，成型后融化掉。5 5

18、金属金属 常用钢材、铸铝等。耐久、不易变形；常用钢材、铸铝等。耐久、不易变形；但加工费用高。适宜于小型、大批量消费但加工费用高。适宜于小型、大批量消费的高精度制品。的高精度制品。6 6玻璃钢玻璃钢 由木模或石膏模翻制。质轻、耐久、由木模或石膏模翻制。质轻、耐久、制造方便。适宜于中小型制品的批量消费。制造方便。适宜于中小型制品的批量消费。2.2.3 玻璃钢高级模具玻璃钢高级模具 属于平整度高，光洁度高的高级模具。属于平整度高，光洁度高的高级模具。2.2.3.1 玻璃钢高级模具的要求玻璃钢高级模具的要求1具有足够的强度、刚度。具有足够的强度、刚度。2具有一定硬度、耐热性能接受树脂固化放热的具有一定

19、硬度、耐热性能接受树脂固化放热的收缩作用。收缩作用。3尺寸准确、无潜藏气孔，残留划痕度小于尺寸准确、无潜藏气孔，残留划痕度小于0.1m。4光泽度到达光泽度到达80-90光泽单位或者目测反光。光泽单位或者目测反光。2.3.1 2.3.1 原资料预备原资料预备2.3.1.1 胶液预备胶液预备胶液粘度胶液粘度:粘度控制在粘度控制在0.20.8Pa.s之间之间粘度过高不易涂刷和浸透加强资料，粘度过低，粘度过高不易涂刷和浸透加强资料，粘度过低，在树脂凝胶前发生胶液流失，使制品出现缺陷。在树脂凝胶前发生胶液流失，使制品出现缺陷。 2.3 手糊成型工艺手糊成型工艺主要工艺参数：胶液粘度，凝胶时间主要工艺参数

20、：胶液粘度，凝胶时间凝胶凝胶时间：时间： 指在一定温度条件下，树脂中参与定量的引指在一定温度条件下，树脂中参与定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流动性，变成软胶形状凝胶所需的时间。动性，变成软胶形状凝胶所需的时间。 普通采用引发剂、促进剂用量调理。普通采用引发剂、促进剂用量调理。影响凝胶时间的主要要素：影响凝胶时间的主要要素： 引发剂、促进剂用量。引发剂、促进剂引发剂、促进剂用量。引发剂、促进剂用量用量 大，凝胶时间缩短；大，凝胶时间缩短； 胶液体积的影响。胶液体积越大，热量胶液体积的影响。胶液体积越大，热量不易散不易散 失，凝结快；失，凝结快；

21、 环境温度、湿度的影响环境温度、湿度的影响 气温越高，凝结越快气温越高，凝结越快 湿度越小，凝结越快湿度越小，凝结越快 制品外表积影响制品外表积影响 制品外表积大，凝结快。制品外表积大，凝结快。树脂胶液配制：树脂胶液配制：(1)不饱和聚酯树脂胶液配方及配制不饱和聚酯树脂胶液配方及配制 树脂树脂 + + 引发剂引发剂 + + 促进剂促进剂 预混预混 操作前操作前 引发剂作用：引发剂作用： 控制反响速度，使树脂最终反响完全普控制反响速度，使树脂最终反响完全普通为过氧化物起固化剂的作用。通为过氧化物起固化剂的作用。促进剂的作用：促进剂的作用： 促使引发剂降低引发温度，在较低温度下促使引发剂降低引发温

22、度，在较低温度下分解产生大量游离基，加快反响速度，降分解产生大量游离基，加快反响速度，降低引发剂用量。低引发剂用量。 胶液配制方法：胶液配制方法：按配方比例将引发剂或促进剂的一种先按配方比例将引发剂或促进剂的一种先与树脂搅拌均匀，再参与另一种搅匀。与树脂搅拌均匀，再参与另一种搅匀。切忌同时参与。否那么会生成硬块切忌同时参与。否那么会生成硬块(2)环氧树脂胶液配制环氧树脂胶液配制 配制方法：配制方法： 先将稀释剂及其他辅助剂先将稀释剂及其他辅助剂与树脂搅匀，运用前参与与树脂搅匀，运用前参与固化剂搅匀。固化剂搅匀。环氧环氧 + + 固化剂胺类固化剂胺类 稀释剂，辅助剂稀释剂，辅助剂 2.3.1.2

23、 加强资料预备加强资料预备下料时应留意以下几点下料时应留意以下几点1、布的方向性、布的方向性2、拼缝应各层错开、拼缝应各层错开 3、对圆形制品，布的、对圆形制品，布的45方向变方向变形才干好，可沿此方向裁成布条形才干好，可沿此方向裁成布条糊制。糊制。4、留意经济运用、留意经济运用 预处置：预处置：干：烘干，不潮湿干：烘干，不潮湿净：无油污净：无油污2.3.1.3 胶衣糊预备胶衣树脂的配制胶衣树脂的配制3333号胶衣树脂号胶衣树脂 100 100份份 分量百分比分量百分比 wt wt5050过氧化环己酮二丁酯糊过氧化环己酮二丁酯糊 引发剂引发剂H H白色白色 4 4份份 6 6萘酸钴苯乙烯溶液萘

24、酸钴苯乙烯溶液 促进剂促进剂E E紫色紫色 2 24 4份份1、种类与效果、种类与效果 33号间苯二甲酸型胶衣树脂：耐水号间苯二甲酸型胶衣树脂：耐水36PA树脂：不透明、自熄树脂：不透明、自熄39号胶衣树脂，间苯二甲酸号胶衣树脂，间苯二甲酸-HET酸酐：耐热、自熄酸酐：耐热、自熄21号胶衣树脂，新戊二醇：耐水煮、耐热、不污染、柔号胶衣树脂，新戊二醇：耐水煮、耐热、不污染、柔韧耐磨韧耐磨 2、配置、配置胶衣树脂胶衣树脂 + 引发剂引发剂 + 促进剂促进剂2.3.2 2.3.2 糊制糊制 2.3.2.1 外表层胶衣层外表层胶衣层 普通采用加了颜料的胶衣树脂制造，也可用普通树普通采用加了颜料的胶衣树

25、脂制造，也可用普通树脂制造，需用玻璃纤维外表毡加强防裂。脂制造，需用玻璃纤维外表毡加强防裂。 外表层的作用：构成富树脂层、光洁美观、耐侵蚀、外表层的作用：构成富树脂层、光洁美观、耐侵蚀、耐水、耐酸碱、耐候等。耐水、耐酸碱、耐候等。 厚度控制：厚度控制： 0.250.250.5mm0.5mm，单位面积用胶，单位面积用胶300300500g/m2 500g/m2 。操作方法：操作方法： a、刷涂、刷涂(需两遍垂直涂刷，一遍根本固化需两遍垂直涂刷，一遍根本固化 后再刷另一遍，开场凝胶时铺纤维毡后再刷另一遍，开场凝胶时铺纤维毡)。 b、喷涂。、喷涂。 影响胶衣喷涂的要素：影响胶衣喷涂的要素：1触变指数

26、的影响触变指数的影响 用放射间隔调理用放射间隔调理 间隔间隔400500mm，压力，压力0.40.5MPa。2温度的影响控制胶衣树脂温度温度的影响控制胶衣树脂温度25-30。3胶衣层中气泡的影响胶衣层中气泡的影响4苯乙烯含量的影响苯乙烯含量的影响 喷涂时苯乙烯挥发可呵斥固化不好喷涂时苯乙烯挥发可呵斥固化不好5水分影响水分影响 胶衣层中严禁水分混入，包括树脂中和模具上。胶衣层中严禁水分混入，包括树脂中和模具上。2.3.2.2 铺层控制铺层的拼接方式铺层的拼接方式 搭接产品外形发生变化搭接产品外形发生变化 对接外形较好，制品平直对接外形较好，制品平直 2.3.2.3 铺层二次固化拼接 对于较厚的制

27、品，由于树脂固化放热量大，易产对于较厚的制品，由于树脂固化放热量大，易产消费品的变形与分层。应分两次铺层固化。消费品的变形与分层。应分两次铺层固化。 在接缝区加一层附加布加强在接缝区加一层附加布加强; ;接缝间隔接缝间隔S S普通控制普通控制在在1 12cm2cm。铺层铺层2次固化的拼接方法：次固化的拼接方法： 先按一定铺层锥度糊制各层，使其构成阶梯形，到先按一定铺层锥度糊制各层，使其构成阶梯形，到达一定厚度后不超越达一定厚度后不超越7mm，在阶梯上铺放一层，在阶梯上铺放一层“无胶平纹玻璃布。固化后撕去该层玻璃布并保证拼无胶平纹玻璃布。固化后撕去该层玻璃布并保证拼接面的粗糙度和清洁。然后糊以下

28、各层。接面的粗糙度和清洁。然后糊以下各层。 2.3.3 固化2.3.3.1 不饱和聚酯树脂的固化 分为：凝胶阶段分为：凝胶阶段 定型阶段硬化阶段定型阶段硬化阶段 熟化阶段完全固化阶段熟化阶段完全固化阶段 由于引发剂普通在由于引发剂普通在6060以上才干分解出游离基，因以上才干分解出游离基，因此常温固化时必需参与促进剂，降低其分解温度。此常温固化时必需参与促进剂，降低其分解温度。 引发剂用量对产品性能的影响引发剂用量对产品性能的影响用量过大：用量过大： 反响速度过大，放热量大，导致树脂急剧反响速度过大，放热量大，导致树脂急剧固化，收缩严重，产生裂纹。同时影响聚固化，收缩严重，产生裂纹。同时影响聚

29、合链长度，分子量降低，力学性能下降。合链长度，分子量降低，力学性能下降。用量过小：用量过小： 缺乏以使树脂固化完全。缺乏以使树脂固化完全。 2.3.3.1 固化工艺控制固化度：固化度： 树脂固化反响的程度，树脂固化反响的程度， 常用丙酮萃取法测定常用丙酮萃取法测定 。手糊制品的成型工艺条件：手糊制品的成型工艺条件： 温度温度1515以上，湿度小于以上，湿度小于8080。 利用上述工艺条件及合理的配方，利用上述工艺条件及合理的配方，才干使树脂固化到达要求的程度。才干使树脂固化到达要求的程度。普通手糊制品普通手糊制品24h24h脱模；脱模；8 8天即可运用。聚酯玻璃钢的强天即可运用。聚酯玻璃钢的强度普通到度普通到1 1年后才干稳定。因此，许多制品室温固化后，年后才干稳定。因此，许多制品室温固化后，为加速其强度发扬，需进展后固化处置放置为加速其强度发扬，需进展后固化处置放置2424小时后