复合材料的制备方法ppt课件

1、复合资料的制备方法复合资料的制备方法张强 2021034031复合资料制备工艺特点复合资料制备工艺特点 1资料制造与制品成型同时完成资料制造与制品成型同时完成 普通情况下普通情况下 ，复合资料的消费过程，也，复合资料的消费过程，也就是制品的成型过程。资料的性能必需根就是制品的成型过程。资料的性能必需根据制品的运用要求进展设计，因此在制造据制品的运用要求进展设计，因此在制造资料、设计配比、确定纤维铺层和成型方资料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必需满足制品的物化性能、构造法时，都必需满足制品的物化性能、构造外形和外观质量要求等。外形和外观质量要求等。 2制品成型比较简便制品成型比较简便

2、普通热固性复合资料的树脂基体，成型普通热固性复合资料的树脂基体，成型前是流动液体，加强资料是柔软纤维或织前是流动液体，加强资料是柔软纤维或织物，因此，用这些资料消费复合资料制品，物，因此，用这些资料消费复合资料制品，所需工序及设备要比其它资料简单的多，所需工序及设备要比其它资料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能消费。对于某些制品仅需一套模具便能消费。复合资料的制备方法复合资料的制备方法 模具的制造工艺模具的制造工艺 复合资料成型工艺复合资料成型工艺 模具的制造工艺模具的制造工艺 主模制造主模制造 主模修整主模修整 主模外表处置主模外表处置 消费模的翻制消费模的翻制 主模制造 制造主模的资料

3、有很多，普通要求作主模的资料易成形，易休整，且有稳定性好等特点。如木材，石膏，蜡等。我们通常用的都是木材。根据模具图纸，由木工做出木制主模。 主模修整主模修整 主模必需经过修缮后方能进展消费模的翻主模必需经过修缮后方能进展消费模的翻制。修整包括打腻子，整形，尺寸的较正，制。修整包括打腻子，整形，尺寸的较正，加固。这一过程主要是对木模外表及整体加固。这一过程主要是对木模外表及整体做根本的处置，以保证木模在尺寸及方式做根本的处置，以保证木模在尺寸及方式上与图纸相吻合。上与图纸相吻合。主模外表处置主模外表处置 这一工序中有喷胶衣，胶衣固化，打磨，抛这一工序中有喷胶衣，胶衣固化，打磨，抛光，打脱模蜡等

4、。在前面工序中处置好的主模上光，打脱模蜡等。在前面工序中处置好的主模上喷上胶衣，然后等胶衣固化，胶衣固化后就用砂喷上胶衣，然后等胶衣固化，胶衣固化后就用砂纸打磨胶衣面。普通从几十号的粗砂纸不断打到纸打磨胶衣面。普通从几十号的粗砂纸不断打到一千号左右的细砂纸。打完砂纸后，开场抛光模一千号左右的细砂纸。打完砂纸后，开场抛光模具，最后打上脱模产品。直到此时，主模消费就具，最后打上脱模产品。直到此时，主模消费就终了了。接下就可以用主模来制造消费模。终了了。接下就可以用主模来制造消费模。 这一过程中要用到许多资料及工器具。木材这一过程中要用到许多资料及工器具。木材及相应的木工器具是必需的。此外还有：腻子

5、及相应的木工器具是必需的。此外还有：腻子也称原子灰，砂纸，从几十号的粗砂纸到一也称原子灰，砂纸，从几十号的粗砂纸到一千多号的细砂纸，胶衣普通运用产品胶衣就可千多号的细砂纸，胶衣普通运用产品胶衣就可以，模具清洁剂，封孔剂，抛光膏，脱模蜡等。以，模具清洁剂，封孔剂，抛光膏，脱模蜡等。此外还要用到一些小的工器具，如打磨器，抛光此外还要用到一些小的工器具，如打磨器，抛光轮，胶衣喷枪，气泵或别的气源。轮，胶衣喷枪，气泵或别的气源。消费模的翻制消费模的翻制 喷模具胶衣喷模具胶衣 由于开场制造消费模，所以由于开场制造消费模，所以必需运用性能较好的模具胶衣，必需运用性能较好的模具胶衣，以保证模具的最终效果。并

6、要以保证模具的最终效果。并要求放射到达一定的厚度求放射到达一定的厚度 模具铺层模具铺层 铺层工序不能过快铺层工序不能过快,普通情普通情况下模具的厚度要到达产品厚况下模具的厚度要到达产品厚度的度的3-5倍。所以铺层的时间普倍。所以铺层的时间普通也较长，可继续通也较长，可继续6-7天天 模具固化加固模具固化加固 模具可自然固化，也可加温模具可自然固化，也可加温固化，但普通最好有一段自然固化，但普通最好有一段自然固化期。自然固化期后，要给固化期。自然固化期后，要给模具加固，使模具在消费过程模具加固，使模具在消费过程中不致于损坏。中不致于损坏。 消费模的外表处置消费模的外表处置 打砂纸，抛光，划工艺线

7、，打砂纸，抛光，划工艺线，打脱模产品打脱模产品 几个磨具的辨析 消费模 主模 胎模 过渡模消费模 用来消费产品的模具 ,从外形上来说与产品的外形正好相反 ;普通是玻璃钢FRP的;主模 主模或者说母模: 用来制造消费模的模具;从外形上来说与消费模相反,与产品一样,但决不是产品,厚度绝对大于产品 ;普通是玻璃钢的,可以用来消费很多的消费模 胎模 胎模或者说原始模: 指按产品图纸或者模具图纸消费出的第一件模具,普通来说 都不是玻璃钢的,很多是木头,各种板材的拼合体,或者是用CNC数控机床雕出来的,普通只能消费一件消费模或者主模,很难反复利用,或者说普通不反复利用;从外形上来说主要是方便制造;而不一定

8、是产品外形; 过渡模 过渡模普通说来很少用到: 指消费量很大时,要消费很多的主模所产生的过渡性模具;外形与产品相反,与消费模的外形一样,普通是玻璃钢的,主要是由于尺寸要求较严,且要经过多次翻转,必需提早对尺寸进展一定的放大,所以不能直接用来做消费模;复合资料成型工艺 复合资料成型工艺是复合资料工业的开展根底和条件。随着复合资料运用领域的拓宽，复合资料工业得到迅速开展，其老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基符合资料的成型方法已有20多种 复合资料成型工艺层压成型工艺层压成型工艺 层压成型是将预浸胶布按照产品外形和尺寸进展剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，加温加压构成复

9、合资料制品的消费工艺。它是复合资料成型工艺中开展较早、也较成熟的一种成型方法。 层压工艺主要用于消费各种规格的复合资料板材，具有机械化、自动化程度高、产质量量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量消费，并且只能消费板材，且规格遭到设备的限制。 层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处置等工序层压成型工艺流层压成型工艺流复合资料的层压工艺的热压过程，普通分5个阶段第一阶段-预热预压阶段 此阶段的主要目的是使树脂熔化，去除挥发物、浸渍纤维，并且使树脂逐渐固化至凝胶形状。此阶段的成型压力为全压的1/3-1/2。2种配方体系的预热预压工艺参数见表第二阶段-中间保

10、温阶段 这一阶段的作用是使胶布在较低的反响速度下进展固化。保温过程中应亲密留意树脂的流胶情况。当流出的树脂曾经凝胶，不能拉成细丝时，应立刻加全压。第三阶段-升温阶段目的在于提高反响温度，加快固化速度。此时，升温速度不能过快，否那么会引起暴聚，使固化反响放热过于集中，导致资料层间分层。第四阶段-热压保温阶段 目的在于使树脂可以充分固化。从加全压到整个热压终了，称为热压阶段。而从到达指定的热压温度到热压终了的时间，称为恒温时间。热压阶段的温度、压力和恒温时间，也是由配方决议。几种配方体系的加压工艺参数见表第五阶段-冷却阶段 在保压的情况下，采取自然冷却或者强迫冷却到室温，然后卸压，取出产品。冷却时

11、间过短，容易使产品产生翘曲、开裂等景象。冷却时间过长，对制质量量无明显协助 ，但是使消费效率明显降低。RTM-树脂传送模塑成型 RTM是一种闭模低压成型的方法。将纤维加强资料置是一种闭模低压成型的方法。将纤维加强资料置于上下模之间；合模并将模具夹紧；在压力下注射树脂；于上下模之间；合模并将模具夹紧；在压力下注射树脂；树脂固化后翻开模具，取下产品。树脂胶凝过程开场前，树脂固化后翻开模具，取下产品。树脂胶凝过程开场前，必需让树脂充溢模腔，压力促使树脂快速传送到模具内，必需让树脂充溢模腔，压力促使树脂快速传送到模具内，浸渍纤维资料。浸渍纤维资料。 RTM是一低压系统，树脂注射压力范围是一低压系统，树

12、脂注射压力范围0.4-0.5Mpa。当制造高纤维含量体积比超越当制造高纤维含量体积比超越50的制品，如航空航的制品，如航空航天用零部件时，压力甚至达天用零部件时，压力甚至达0.7Mpa. 纤维加强资料有时可预先在一个模具内预成型大致外纤维加强资料有时可预先在一个模具内预成型大致外形带粘结剂，再在第二个模具内注射成型。为了提高形带粘结剂，再在第二个模具内注射成型。为了提高树脂浸透纤维的才干，可选择真空辅助注射树脂浸透纤维的才干，可选择真空辅助注射VARI-vacuum assisted resin injection。 留意留意 树脂一经纤维资料浸透，树脂注口要封锁，以便树脂一经纤维资料浸透，树

13、脂注口要封锁，以便树脂固化。注射与固化可在室温或加热条件下进展。模具树脂固化。注射与固化可在室温或加热条件下进展。模具可以复合资料与钢材制造。假设采用加热工艺，宜用钢模。可以复合资料与钢材制造。假设采用加热工艺，宜用钢模。树脂传送模塑成型树脂传送模塑成型树脂传送模塑成型树脂传送模塑成型-原材原材 树脂：普通多用环氧、不饱和聚酯、乙烯基酯及酚醛；当加温时，高温树脂如双马来酰亚胺树脂亦可用。法国Vetrotex公司开发了热塑性树脂RTM。 纤维：恣意。常用玻纤延续毡、缝编资料其纤维间的缝隙利于树脂传送、无捻粗纱布；玻纤与热塑性塑料的复合纱及其织物与片材法国Vetrotex商品名TWINTEX。 芯

14、材：不用蜂窝，因蜂窝空格全被树脂填满，压力会导致其破坏。可用耐溶剂发泡资料PU、PP、CLVC等。树脂传送模塑成型树脂传送模塑成型优缺陷优缺陷优点 1 制品纤维含量可较高，未被树脂浸的部分非常少； 2 闭模成型，消费环境好； 3 劳动强度较低，对工人技术熟练程度的要求也比手糊与放射成型低； 4 制品两面光，可作有外表胶衣的制品，精度也比较高； 5 成型周期较短； 6 产品可大型化； 7 强度可按设计要求具有方向性； 8 可与芯材、嵌件一体成型 9 相对注射设备与模具本钱较低。 缺陷 1 不宜制造较小产品 2 因要承压，故模具较手糊与放射工艺用的模具要重和复杂，价位也高一些；放射成型技术放射成型

15、技术放射成型技术放射成型技术 放射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，堆积到模具上，当堆积到一定厚度时，用辊gun轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。放射工艺参数选择 树脂含量 放射成型的制品中，树脂含量控制在60%左右。 喷雾压力当树脂粘度为0.2Pas，树脂罐压力为0.050.15MPa时，雾化压力为0.30.55MPa，方能保证组分混合均匀 喷枪夹角不同夹角喷出来的树脂混合交距不同，普通选用20夹角，喷枪与模具的间隔 为350400mm。改动间隔 ，要高速喷枪夹角，保证各组分在接近模具外表处交集

16、混合，防止胶液飞失。放射成型的优缺陷 放射成型的优点：用玻纤粗纱替代织物，可降低资料本钱；消费效率比手糊的高24倍；产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好；可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的耗费；产品尺寸、外形不受限制。 其缺陷为：树脂含量高，制品强度低；产品只能做到单面光滑；污染环境，有害工人安康。 纤维缠绕工艺 纤维缠绕工艺是树脂基复合资料的主要制造工艺之一。是一种在控制张力和预定线型的条件下，运用专门的缠绕设备将延续纤维或布带浸渍树脂胶液后延续、均匀且有规律地缠绕在芯模或内衬上，然后在一定温度环境下使之固化，成为一定外形制品的复合资料成型方法。 根据缠绕时树脂基

17、体所处的化学、物理形状不同，缠绕工艺可分为干法、湿法及半干法三种。缠绕工艺流程图缠绕工艺流程图纤维缠绕成型工艺表示纤维缠绕工艺 缠绕的主要方式有三种:环向缠绕、平面缠绕及螺旋缠绕。环向缠绕的加强资料与芯模轴线以接近90度角通常为85-89度的方向延续缠绕在芯模上，平面缠绕的加强资料以与芯模两端极孔相切并在平面内的方向延续缠绕在芯模上，螺旋缠绕的加强资料也与芯模两端相切，但是在芯模上呈螺旋形状延续缠绕在芯模上。三种缠绕方法三种缠绕方法纤维缠绕工艺-干法 干法缠绕采用经过事先浸胶而处于B阶段的预浸纱带。预浸纱带是在专门的工厂或车间制造与提供的。干法缠绕时，在缠绕机上需先对预浸纱带进展加热软化处置后

18、再缠绕到芯模上。由于可以在缠绕前对预浸纱带的含胶量、胶带尺寸及质量进展检测和挑选，因此可以较准确地控制制质量量。干法缠绕的消费效率较高，缠绕速度可达100-200m/min,任务环境也较清洁。但干法缠绕设备比较复杂且造价很高，缠绕制品的层间剪切强度也较低。纤维缠绕工艺-湿法 湿法缠绕是将纤维经集束、浸胶后，在张力控制下直接缠绕在芯模上，然后再固化成型。湿法缠绕的设备比较简单，但由于纱带浸胶后立刻缠绕，在缠绕过程中对制品含胶量不易控制和检验，同时胶液中的溶剂固化时易在制品中构成气泡、孔隙等缺陷，缠绕时张力也不易控制。同时，工人在溶剂挥发气氛和纤维短毛飞扬的环境中操作，劳动条件较差。纤维缠绕工艺-

19、半干法 与湿法工艺相比，半干法是在纤维浸胶到缠绕至芯模的途中添加一套烘干设备，将纱带胶液中的溶剂根本上驱赶掉。与干法相比较，半干法不依赖一整套复杂的预浸渍工艺设备。虽然制品的含胶量在工艺过程中与湿法一样不易准确控制且比湿法多一套中间烘干设备，工人的劳动强度更大，但制品中的气泡、孔隙等缺陷大为降低。三种缠绕工艺方法的优缺陷比较见表拉挤成型d 拉挤成型于拉挤成型于1951年初次在美国注册专利，年初次在美国注册专利，60年代开展很年代开展很慢，慢，7080年代进入快速开展阶段。我国起步那么较晚，年代进入快速开展阶段。我国起步那么较晚，直到直到90年代随着拉挤公用树脂技术的引进消费才进入快速年代随着拉

20、挤公用树脂技术的引进消费才进入快速开展时期。目前，引进及国产拉挤消费线已超越开展时期。目前，引进及国产拉挤消费线已超越200条。条。我国开展拉挤与欧美方式类似：先开发外形简单的棒材，我国开展拉挤与欧美方式类似：先开发外形简单的棒材，然后随着化工防腐、电力、采矿等行业的开展与需求，开然后随着化工防腐、电力、采矿等行业的开展与需求，开发了型材制品，目前这些技术曾经比较成熟。发了型材制品，目前这些技术曾经比较成熟。 拉挤工艺是一种延续消费复合资料型材的方法，它是将纱拉挤工艺是一种延续消费复合资料型材的方法，它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他延续加强资料、聚脂外表架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他延续加强资料、聚脂外表毡等进展树脂浸渍，然后经过坚持一定截面外形的成型模毡等进展树脂浸渍，然后经过坚持一定截面外形的成型模具，并使其在模内固化成型后延续出模，由此构成拉挤制具，并使其在模内固化成型后延续出模，由此构成拉挤制品的一种自动化消费工艺。利用拉挤工艺消费的产品其拉品的一种自动化消费工艺。利用拉挤工艺消费的产品其拉伸强度高于普通钢材。外表的富树脂层又使其具有良好的伸强度高于普通钢材。外表的富树脂层又使其具有良好的防腐性，故在具有腐蚀性的环境