高分子复合材料成型技术与装备

1、高分子复合材料成型技术与装备结课论文机械0902牛晓东200931038目录利用热固性树脂与玻璃纤维制备玻璃钢管产品工艺、设备及方法2一、热固性树脂与玻璃纤维21.1、热固性树脂21.2、玻璃纤维2二、玻璃钢管与钢管的性能比较3三、玻璃钢管制备工艺及方法43.1玻璃钢管的制作流程43.2目前玻璃钢管的制备主要几种方法43.3定长玻璃纤维粗纱增强树脂缠绕成型工艺63.4玻璃钢管的原材料选择73.5 玻璃钢管的制作过程8四、玻璃钢管制备主要设备101.制衬机102固化装置103缠绕加砂机114脱模机115修整机11五、我国玻璃钢管制备存在问题125.1 原材料125.2 缠绕设备和管件125.3其

2、他问题125.4建议13参考文献13利用碳纤维与尼龙66等材料制备运动鞋底产品的方法14一、碳纤维与尼龙66141.1碳纤维141.2尼龙6614二、模压成型制备运动鞋底152.1模压成型工艺简介152.2模压成型设备152.3.模压成型的基本原理及控制因素152.4模压成型工艺过程17三、尼龙66注塑成型制备运动鞋底213.1尼龙66工艺特点213.2尼龙树脂品种的选定223.3增韧剂的选定223.4尼龙合金材料其他性能的改进233.5注射成型设备233.6成型工艺233.7鞋底注塑成型工艺流程图27参考文献27利用热固性树脂与玻璃纤维制备玻璃钢管产品工艺、设备及方法机械0902班 牛晓东

3、200931038摘要：玻璃钢管也称玻璃纤维缠绕夹砂管（RPM管）。主要以玻璃纤维及其制品为增强材料，以高分子成分的不饱和聚脂树脂、环氧树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料作为主要原料。管的制作方法有定长缠绕工艺、离心浇铸工艺以及连续缠绕工艺三种。玻璃钢管以其独具的强耐腐蚀性能、内表面光滑、输送能耗低、使用寿命长(在50年以上)、运输安装方便、不需维修及综合造价低等诸多优势在石油、电力、化工、造纸、城市给排水、工厂污水处理、海水淡化、煤气输送等行业取得了广泛的应用。 一、热固性树脂与玻璃纤维1.1、热固性树脂树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶

4、解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种增强材料，如木粉、矿物粉、纤维或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些

5、品种还可用于注射成型。1.2、玻璃纤维玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。 二、玻璃钢管与钢管的性能比较玻璃钢管（线管）与钢管的性能比较如表1所示。名称玻璃钢管钢

6、管比强度（MPa）10016849拉伸强度（MPa）环向320380轴向160冲击强度（t/m2）1.51052.3105密度（g/cm3）1.82.17.84弹性模量（GPa）环向25.2210103轴向17.6导热系数（W/m)0.230.4554热膨胀系数（m/m/）1.1210-51.2310-5绝对粗糙度（mm）0.00530.046摩阻系数0.0160.035Hazen-Willians系数C150120表1 玻璃钢管与钢管的性能比较三、玻璃钢管制备工艺及方法3.1玻璃钢管的制作流程（如图1）图1：玻璃钢管的制作流程图3.2目前玻璃钢管的制备主要几种方法3.2.1离心浇铸玻璃钢管将

7、切断的玻璃纤维、树脂、石英砂等按一定要求浇铸到旋转着的模具内，加热固化后成形而成。在此工艺中，用切断的玻璃纤维增强材料和砂，喂入固定在轴承上的钢制模具中，在钢模一端注入加催化剂的不饱和树脂，使其浸渍增强材料，在离心力作用下，树脂置换出纤维及填料中的空气，从而制造出无孔隙的致密复合材料，由于离心力的作用管内壁形成一个平滑、光洁的富有树脂的内表面层，管材在较高温度下固化。用这种方法制造的管又称玻璃钢夹砂管。 其在国内主要用于开槽埋管，而在国外还普遍用于中小管径顶管工程。离心浇铸玻璃钢管生产设备的一次性投资大，但因机械化程度高，可批量生产，故而单位长度生产成本低。离心浇铸玻璃钢管(以下称HOBAS

8、管)的成型工艺与其它玻璃钢管道不同, 它是在一个旋转的外模具中, 从外表层开始成型, 直至内表面层。HOBAS 管的制造过程如下:第一步: 首先根据用户选购管道的规格、型号及其它要求( 如口径、公称压力、刚度、输送介质、使用环境条件等) , 由专业工程技术人员设计出管材的配方, 编制喂料程序, 然后将程序输入喂料机的计算机控制系统, 喂料机将严格执行喂料指令, 把各种成份的原材料喂入模中。第二步: 启动离心机, 使模具转动; 启动喂料机, 喂料机的喂料臂沿模具的轴向往复移动,计算机控制系统操纵喂料机, 把各种原材料组份依配方要求, 依次按量加入。从外及里逐步形成管道的表面层、增强层和内表面层。

9、第三步: 一俟所有的原材料组份加完后, 模具的转速加快, 在离心力的作用, 组份在模壁上压实、脱泡。第四步: 用热水( 80 摄氏度 ) 喷淋模具, 加温控制树脂的固化。固化过程结束后, 模外喷冷水冷却, 管子脱模。3.2.2定长缠绕玻璃钢管在这种工艺方法中，浸胶槽随转动的芯模作往复运动，长纤维玻璃丝以一定的斜角相对于芯模轴辅放，辅角(即缠绕角)受浸胶槽的移动速度和芯模转速之比控制，浸胶槽的平移运动由计算机化的机-电控制。缠绕层数逐渐增加，达到设计的壁厚为止。缠绕完成后，使制品中的树脂基本固化。固化后，从玻璃钢管中脱出芯模。 此法按一定的缠绕规律进行往复交叉缠绕，既有较好的环向强度又有较高的纵

10、轴向强度，并且强度和刚度均可按使用要求预先进行合理设计。其生产设备简单，一次性投资抵，可以人工生产，目前在国内开始广泛应用于开槽埋管和顶管施工。3.2.3连续缠绕玻璃钢管连续缠绕法是在控制张力和预定线型的条件下，以浸有树脂胶液的连续玻璃纤维纱缠绕到模具上来制作玻璃钢管的一种方法。该工艺是管子在运动中通过一个供给树脂预浸无捻粗纱，短切玻璃钢纤维和树脂砂混合物的供料站，管子是在芯模连续不断的前进中制成的。纤维缠绕法制造玻璃钢管道是一门相当成熟的技术，已经形成行业，进入大规模工业化和应用阶段。生产工艺流程为经过制衬、缠绕、固化、修整、脱模、试压等工序，完成整个制作过程。以上三种方法中，最先进、最有代

11、表性的是（夹砂）定长玻璃纤维粗纱增强树脂缠绕成型工艺，下面就此成型法作详细的说明。3.3定长玻璃纤维粗纱增强树脂缠绕成型工艺3.3.1玻璃管的管壁内、外层结构、各层材料及作用 夹砂玻璃钢管从功能上分，可简化成五层，如图2图2：玻璃钢管分层示意图各表层作用如表2：表2 各层材料及作用 名称 材料 作用 外保护层 树脂 耐腐、耐候、防老化 增强层 玻纤、树脂 使管壁具有轴、环向的内外压强度 结构层 玻纤、树脂、石英砂 使管壁具有承受变形强度 内衬层 树脂、涤纶表面毡 耐腐、防渗、水力特性好 3.3.2成型原理 纤维缠绕成型是在控制张力和预定线型的条件下,以浸有树脂胶液的连续玻璃纤维纱缠绕到芯模或模

12、具上成型增强塑料制品的一种方法。其缠绕成型原理如图3所示。 3.4玻璃钢管的原材料选择3.4.1增强材料玻璃纤维的选择选择增强材料时主要考虑如下几个因素：（1） 所用基体材料的类型；（2） 浸润剂的种类；（3） 设计上的考虑；（4） 缠绕设备；（5） 制品工况；（6） 成本因素。玻璃纤维在选择时工艺性能非常重要，因为工艺性能的好坏不仅影响产品质量，而且直接影响生产效率。表3 常用玻璃纤维的物理机械性能性 能玻璃纤维规格（Tex）73511002000偶联剂硅烷型单丝直径（m）13.416.415.6固含量（）0.550.670.74拉伸强度(MPa)2350279022002700221027

13、00拉伸模量(GPa)72.43.4.2基体材料树脂体系的选择纤维的类型、品种及铺层决定了复合材料的极限强度，而树脂基体则通过与增强材料的有效匹配和应力传递作用，使纤维的性能得以充分发挥，从而制造出高性能的复合材料制品。此外，高压玻璃钢管的有些性能如耐高温性能、耐腐蚀性和耐老化性能等，主要由树脂基体决定。环氧树脂和乙烯基酯树脂是制造玻璃钢管时常用的树脂基体。环氧树脂具有优异的物理机械性能，在高温下具有优良的性能保持率。同时具有优异的操作性能和加工性能，用它制成的复合材料性能优良，成本低廉。因此，环氧树脂是玻璃钢管中应用得最广泛的树脂基体。环氧树脂中通常含有多个环氧基，它可与多种类型的固化剂反应

14、，生成三维交联结构。可按不同的工艺要求和性能要求选择固化剂。例如，使用胺类固化剂（与液体环氧树脂共用）可得到室温下粘度中等、适用期适中、耐腐蚀性好、高温性能尚可的基体体系。同时，为了达到最佳粘接性能，基体树脂必须在特定的固化制度下固化。酸酐是环氧树脂的另一种常用固化剂。常用的有MeTHPA, MeHHPA,MNA等。为了缩短固化时间，提高固化度，通常引入适当比例的促进剂。3.5 玻璃钢管的制作过程 玻璃钢管的制作根据其成型的工艺流程可以分为以下八个步骤： 1.准备工序 在管道开始制作以前，应当检查机械设备配备是否完善,原料是否齐全等，具体如下。a、设备调试。首先认真检查设备运转及工作部位是否正

15、常，特别要细心检查树脂-固化剂双组分泵是否有堵塞现象，之间配比是否达到设计要求；要确保制衬、缠绕、修整、脱模等设备的运行稳定和工作精度； b、清理模具。要求模具表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具要作到表面平滑，有问题及时修理、维护； c、缠聚酯薄膜。为方便管道脱模，在模具表面应包覆1层聚酯薄膜，薄膜搭接宽度12，厚度为40um之间。要求薄膜无破损，无皱折，两面光滑洁净。薄膜产品质量满足GB 13950-1992的要求。 1.设备配备、芯模的准备 2.制衬工序 a、内衬树脂配制。按质检部门根据当时的工作环境、温度条件作出的树脂配方体系进行内衬树脂配兑，配料量要根据制造进度合理掌握。当现场情

16、况发生变化时，质检部门和制造部门应及时调整配方，并按新配方配制需用的树脂； b、增强材料准备。按设计要求将制作内衬需用的增强材料运送到指定位置，并对一些宽幅面的增强材料先裁切加工到设计宽度； c、内衬层制作。按设计要求的铺层步骤进行内衬层制作，各单层铺设过程中应施加合理的张力，相互之间适量搭接，并用组合压辊反复滚压赶出气泡以保证纤维完全浸透。并要求各增强材料层达到设计的树脂含量要求； d、初步自检。按设计要求铺覆完各层后，要求操作工人进行初步的质量检测：内衬是否达到设计厚度,局部是否有贫胶、挂胶现象,是否有白斑、气泡，是否有等，若发生上述情况应及时汇报并采取处理措施； e、进入内衬远红外深度固

17、化工序。 3.远红外深度固化 要求较高的玻璃钢管道都必须进行远红外深度固化处理，目的是：可以提高内衬层的固化度，改善管道的抗腐耐温性能； 4.过程质量检验 在缠绕前再次确认内衬无气泡、气孔，无杂质，表面平整，树脂含量合理，无白斑和局部固化不良等现象。必须认真检查内衬是否合格，不合格的严禁上机缠绕。 5.缠绕工序 将设计好的参数输入微机，在内衬层尚未完全固化（表面有粘手感）时,开始进行增强层的缠绕，由微机控制用无碱无捻玻璃纤维进行往复式缠绕直至缠绕层厚度。按规定厚度外敷100树脂含量的外保护层。缠绕层的树脂含量一般为35左右，其厚度取决于管道设计的强度和刚度的综合。6.红外线固化 管道进入固化养

18、护阶段。将缠绕好的管道吊至固化架上进行固化，直至其完全固化。在固化过程中应以适宜的转速保持模具滚动，使其均匀固化。固化过程中应注意监控管体温度，合理调整固化方案。 7.修整、脱模： 待管道的巴氏硬度大于30时，对管道端口进行修整。然后用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道中间部分按要求作标记。 8.管道水压试验及摆放： 每批管道按规定进行水压试验，注满水，均匀升压至管道设计压力的1.5倍，并保持不低于2分钟，仔细检查管道的表面和压力表。试压合格后二点支撑摆放管道四、玻璃钢管制备主要设备定长长丝缠绕管工艺所用的设备按制作流程主要包括制衬机、固化装置、缠绕加砂机、脱模机、修整机五部分。下面主要介

19、绍缠绕管设备原理。1.制衬机制衬机是制作管道内衬的设备，它由车头箱、模芯、车尾座、工作平台、工作小车、树脂喷涂机、电控柜等组成。车头箱由电动机通过减速器，联轴器提供芯模的旋转运动；工作小车的往复运动则通过小车的驱动装置沿工作平台导轨运行。芯模的转速与工作小车的运行速度的调节，由电控柜来控制。树脂喷涂机用来输送制衬时所需的树脂、固化剂。 2固化装置 固化装置是管道制衬或缠绕后使其快速固化的设备，主要由车头箱、车尾座、电加热器、电控制柜组成。 3缠绕加砂机 缠绕加砂机是定长玻璃钢夹砂管生产线的主要设备。该机有计算机控制完成管道的环向缠绕、螺旋缠绕、加砂缠绕工序。其主要的结构由车头箱、车尾座、工作平

20、台、缠绕工作车、加砂工作车、恒温树脂槽、树脂喷涂机、纱架、微机控制柜等部分组成。车头箱的作用是带动芯模旋转，其转速的调节，与工作车往复运动的协调匹配用计算机控制，以适应各种缠绕工艺的需要。缠绕工作车的往复运动是沿着工作平台两侧导轨进行。缠绕工作车上装有浸胶装置，通过专门的输砂设备把石英砂均匀地加在芯模上。4脱模机脱模机的任务是将玻璃钢夹砂管从芯模上脱离出来。5修整机修整机的任务是对管道的承口、插口两端面和插口外密封圈环槽进行机加工，以达到产品要求的形状尺寸。修整机主要由车头箱、车尾座、承口切刀装置、插口端面切刀装置、插口外径磨削装置、电控柜等组成。修整机的车头箱、车尾座与缠绕机基本相同，主要是

21、驱动、支承模具的旋转。插口、承口两端面的切刀装置，是由电动机直接带动特制切刀，固定在一个能够进退刀的底座上。工作时启动，将管道端面切平修正。插口外径的磨削，则通过电机带动特殊磨刀来实现。刀具是根据插口外表形状尺寸设计制造的。磨削时，工件和磨刀同时旋转，磨刀还要通过进退刀装置作进刀运动。进刀装置上设有限位块。当进刀深度到位时，限位控制进刀停止，插口外径磨好后，刀架退回。五、我国玻璃钢管制备存在问题 经过多年的研制及应用的事实表明,我国的RPM管道工业发展比较缓慢,同工业发达国家相比,在原材料、工艺装备、技术管理、工程设计、产品标准、施工规范、应用范围等方面存在着很大的差距。5.1 原材料 5.1

22、.1 树脂 国外管道用树脂性能高、品种全、系列化；间苯型不饱和聚酯已占30%多，已渐渐成为通用型不饱和聚酯树脂，根据使用需要，有多种专用树脂和助剂满足要求。而我国管道用树脂90%是不饱和聚酯树脂以邻苯型为主，通用型约占6070%。间苯型聚酯树脂只有极少量的生产，而且价格贵。其它高性能专用树脂几乎没有。这些因素都影响了使用。 5.1.2 增强材料 国外有适合缠绕需要的并配有多种专用浸润剂的无捻粗纱、毡材、方格布等。规格多，品种全，质量优，满足使用要求。国内除少数引进玻纤生产厂有用专用缠绕浸润剂的无捻粗纱外，大部分玻纤厂生产的无碱、中碱缠绕无捻粗纱缺少专用浸润剂，因此浸润性较差。毡材有的厚薄不均，

23、所以国内增强材料规格、品种都不能很好地满足生产夹砂玻璃钢管的需要。 5.2 缠绕设备和管件 国内目前引进的自制管生产线利用率只有20%左右，缠绕成型的工艺只占其它成型工艺的3.5%,有待进一步开发市场,充分发挥现有设备的生产能力。目前大口径管件多采用手糊和喷射法成型，不配套、质量差。5.3其他问题目前大口径管件多采用手糊和喷射法成型，不配套、质量差。很多玻璃钢厂缺乏技术人员，职工文化低，专业素质差，形成了产品无设计，选材无标准，检测无手段，产品无检验的局面；在制作玻璃钢管道时，用原材料，常以次充好，偷工减料，因质量造成一些管道渗漏事故和经济损失，从而使用户对玻璃钢制品产生了很大的心理障碍，影响

24、了玻璃钢管的信誉和推广应用。5.4建议国家应采取优惠政策,建立管道专业化生产工厂和使用基地,并对生产和使用单位在贷款、利税等方面给予优惠，特别是鼓励使用的优惠政策。为建立我国RPM管生产基地和推广工作。玻璃钢厂家应该定期组织与有关研究院、所、高校合作和交流，引见国外的先进的技术和管理方式，吸取多家之长，补己之短，不断地提高企业的技术实力。目前,玻璃钢厂家不注重企业内部的管理,对产品质量意识淡薄，引起玻璃钢管道推广和应用的负面影响。所以，企业应注重对员工文化和专业素质的提高，培养大家集体主人翁的责任感，增强产品质量意识。只有这样，企业发展才能上一个台阶，玻璃钢工业才能得到更大发展。参考文献1岳红

25、军编，玻璃钢夹砂管道，科学出版社，1998年2沈柏林 王世政编译，北辰HOBOS管道设计与施工手册，北京北辰现代管道有限公司,1996年 3钟 云，玻璃钢管道的应用，玻璃钢/复合材料，第1期，1997年 4潘家多，在给排水管道工程中推广应用玻璃纤维增强热固性树脂管，特种结构，第15卷，第1期，1998年 5傅国栋，浅谈大口径FRP管的发展前景，玻璃钢/复合材料，第3期，1994年 6刘雄亚，复合材料管的研究和应用，纤维复合材料，第4期，1994年12月 7夏持生，新型材料工业的复合材料在我国蓬勃崛起，中国化纤工业协会信息中心，1998年 8庄良镇 刘玉书，玻璃钢管道在城市供水中的经济评价，中国

26、玻璃钢工业协会通讯，第6期，1997年利用碳纤维与尼龙66等材料制备运动鞋底产品的方法机械0902班 牛晓东 200931038一、碳纤维与尼龙661.1碳纤维碳纤维（carbon fiber），顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。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

27、墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。1.2尼龙66尼龙66为聚己二酰己二胺，工业简称PA66。尼龙尼龙66为半透明或不透明的乳白色结晶聚合物， 受紫外光照射会发紫白色或蓝白色光，作塑料用的聚酰胺分子量一般为1.5万2万。各种聚酰胺的共同特点是耐燃，抗张强度高（达104千帕），耐磨，电绝缘性好 。尼龙66机械强度较高耐应力开裂性好是耐磨性最好的P

28、A；自润滑性优良，仅次于聚四氟乙烯和聚甲醛；耐热性也较好，属自熄性材料，化学稳定性好，尤其耐油性极佳，但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂，加碳黑可提高耐候性；吸水性大，因而尺寸稳定性差，成型加工性好，可用于注塑、挤出、吹塑、喷涂、浇铸成型、机械加工、焊接、粘接。尼龙66主要用于汽车、机械工业、电子电器、精密仪器等领域。从最终用途看，汽车行业消耗的尼龙66占第一位，电子电器占第二位。大约有88%的尼龙66通过注射成型加工成各种制件，约12%的尼龙66则通过挤出、吹塑等成型加工成相应的制品。二、模压成型制备运动鞋底2.1模压成型工艺简介模压成型又称压制成型，这种方法是将模塑料（粉料、粒料、碎屑或纤维预浸

29、料等）置于阴模型腔内，合上阳模，借助压力和热量作用，使物料熔化充满型腔，形成与型腔相同的制品。在经过加热使其固化，冷却后脱模，便制的模压制品。 模压成型工艺的主要优点：生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；产品尺寸精度高，重复性好；表面光洁，无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；因为批量生产，价格相对低廉。2.2模压成型设备模压成型使用的主要设备是压机和模具。压机常用的是自给式液压机，其吨位从几十到几百吨不等，有上压式、下压式和转盘式压机等。其模具分为三种：溢料式模具、半溢料式模具和不溢式模具。模压成型模具分上下模，又称阴阳模，其加料腔位于阴模上，并通过导柱的定位于导向使模具正确闭合。为了

30、制品形状和结构或模具的加工需要，有的模具还设置了中圈（又称中模）。典型的模压模具均有钢材制成。其基本构造为：型腔、加料室、导向机构、型芯、加热冷却系统、脱模机构和装配件等部分组成。2.3.模压成型的基本原理及控制因素 热固性塑料在模压成型加工中所表现的流变行为，要比热塑性塑料复杂得多，在整个模压过程中始终伴随着化学反应，加热初期物料呈现低分子粘流态，流动性尚好，随着官能团的相互反应，部分发生交联，物料流动性逐步变小，并产生一定程度的弹性，使物料呈胶凝态，再继续加热使分子交联反应更趋完善，交联度增大，物料由胶凝态变为玻璃态，树脂体内呈体型结构，成型即告结束。从工艺角度看,上述过程可分为三个阶段：

31、流动阶段、胶凝阶段、固化阶段。模压成型的控制因素，俗称“三要素”，即温度、压力和时间 2.3.1模压压力 压力的作用：使塑料在模腔内流动；增加原料的密实性；克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物和塑料中其它挥发物所产生的压力，避免出现肿胀，脱层等缺陷；使模具紧密闭合，从而使制品具有固定的尺寸，形状和最小毛边；防止制品在冷却时发生变形。 影响因素： 1）物料流动性越小，固化速度赶快，物料的压缩率越大时，所需模具压力越大。 2）制品复杂，压力越大。 3.3.2模压温度 作用：使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。 调节和控制模温的原则：保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期 。一般模压温度越高，模塑

32、周期越短。对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热，而内部得不到应有的固化。模温与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流动性好，模压温度可比不预热的高些。其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特征等，应确保各部位物料的温度均匀。 2.3.3模压时间 模压时间是指熔融体充满型腔到固化定型所需时间，一般提高模温，可缩短模压时间。模具温度不变，壁厚增加，时间延长。另外还受预热、固化速率、制品壁厚等因素影响。 通常，模压压力、温度和时间三者并不是独立的，实际生产中一般是凭经验确定三个参数中的一个，再由试验调整其它两个，若效果不好，再对已确定的参数进行。 2.4模压成型工艺过程2.4.

33、1预压将松散的原料预先用冷压法（模具不加热）压成形状规整，质量一定的密实体的过程1）预压的作用防止加料量不均匀和避免溢料产生，实现准确、简便和高效加料。有效降低料粒间的空气含量，提高物料的导热效率，缩短预热和固化时间，从而提高生产效率。通过预压使模塑料成为坯件形状，可有效地减少物料体积，提高制品质量，也可使加料室深度降低。从而降低模具重量。通过预压可以使物料成为与制品形状类似的料坯，再进一步加工可以使凹凸不平的表面易于成型，特别是带有嵌件的制品，经预压后，其受压可更加均匀，这样有利于成型形状复杂或带有嵌件的制品。可有效改善物料的压缩率，经预压后，物料的压缩率可由原来的2.8-3.1降至1.25

34、-1.4，这样，物料受热会更均匀，对于提高物料流动性改进粘度很有帮助。由于粉状模塑料在加料时会飞扬，容易污染环境，经预压后就会消除这一问题。可有效地提高预热温度和缩短固化时间。由于模塑料和预浸料在高温加热时会发生烧焦或粘附在支承物上，而预压过的坯料就不会发生此类现象，如酚醛模塑料预热温度不能超过（100-120），而预压坯料却可在（170-780）下高温预热。可将模塑料和预浸料预压成型为圆柱形、长方形、扁球形和类似于制品的形状等。2）压缩粉的性能对预压的影响水分及挥发分 颗粒大小，最好是大小相间倾倒性（120g压缩粉通过管径为10mm，锥角为60度的标准 漏斗时间来衡量，一般取2530s）压缩

35、率在3.0左右 润滑剂用量要适当 温度，一般为室温 压力,以预压物的密度达到制品密度的80为适宜。约40200MPa 3. 设备和操作压模，上下阳模和阴模组成 预压机，偏心式（尺寸较大的预压物，但效率不高）旋转式（尺寸小的预压物，效率高）液压式（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑）2.4.2预热为了改善物料的成型性能及除去多余的水分和挥发分，对预压物进行加热处理 。1)作用 缩短成型周期 提高制品的力学性能 提高塑料流动性 降低模压压力 2)预热工艺温度范围 酚醛塑料：分低温和高温两种，低温为80120，高温为160200； 脲甲醛塑料：最高不超过85；三聚氰胺甲醛塑料：105120；脲三聚

36、氰胺甲醛塑料：80100聚酯塑料：只有增强塑料才预热，预热温度为5560。3)预热方法热板加热 烘箱加热（料层不要超过2.5cm，加热均匀）红外线加热 高频加热（不宜加热水分含量大的物料和非极性物料） 2.4.3模压成型工艺步骤模压成型工艺过程包括：放置嵌件、加料、闭模、排气、保压固化、脱模、清理模具等（见图1）图1模压成型工艺过程示意图1）放置嵌件埋入塑料的部分要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等以保证连接牢靠 安放时要正确平稳 嵌件材料收缩率要尽量与塑料相近 2）加料 加料方法：重量法，容量法，计数法。 3）闭模 阳模未触及物料前要快，触及物料后要放慢速度。 4）排气，闭模后需再将塑模

37、松动少许时间，以便排出其中的气体。一般一到两次， 20s/ 次 5）保压固化，热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型的目的 6）脱模，一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱，再行脱模 7）清理模具型腔，用钢刷或铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。 2.4.4模压成型中易出现的问题与解决方法（见下表）不正常现象 产生原因 解决办法 制品表面起泡和内部鼓起 、压缩粉中的水分及挥发物含量过多 、模具温度过低或过高 、成型压力过低 、保持温度时间过长或过短 、模具内有其它气体 、材料压缩率太大、含空气量过多 、加压不均匀 、将压塑粉干燥和预热 、调节好温度 、增加成型压

38、力 、延长固化时间 、闭模时缓慢和加压模具 、物料先预热，改变加料方式 、改进加压装置 裂缝 、嵌件过多过大 、嵌件结构有问题 、卸模时操作不当 、模具顶出杆设计不合理及顶出时用力不均 、制品各部百度相关太大 、材料水分含量过大 、成型温度不合理，冷却时间过长或突冷 、制品另行设计或改用收缩率小的物料 、嵌个要符合要求 、改进脱模操作方法 、改进顶出装置保证受力均匀 、改进制品设计 、材料进行预热预压头像流动性 、调整成型温度与冷却时间，避免突冷 制品欠压有缺料现象 、塑料流动性过小 、加料少 、加压时物料溢出模具 、压力不足 、模具温度过高，以致存料过早固化 、改用流动性大的物料 、加大加料

39、量 、增加压力 、调节压力 、加速闭模、降低成型温度 毛料（飞边）过厚 、加料过长 、物料流动性太小 、模具设计不合理 、模具导柱孔被堵塞 、模具毛刺清理不净 、准确加料 、降低成型温度 、改进模具设计 、彻底清理模具，保证闭模严密 、仔细清模 制品尺寸不合格 、材料不符合要求 、加料不准确 、模具已坏或设计加工尺寸不准确 、改用合格材料 、调整加料量 、修理与更换模具 三、尼龙66注塑成型制备运动鞋底3.1尼龙66工艺特点3.1.1吸水性 尼龙66较易吸湿，如果长时间暴露在空气下，会吸收大气中的水分。吸水后会发生体积膨胀，影响制品的尺寸精度，如在注塑前吸收过量的水分时，其制作的外国外观和力学

40、性质都会受损。3.3.2结晶性 尼龙66为结晶性高聚物，一般在20%30%之间。结晶度的高低与性能有关，结晶度高，拉伸强度、耐磨性、硬度、润滑性等性能有所提高，热膨胀系数和吸水性趋于下降。3.3.3热稳定性 在熔点以上温度，约254，水分子会与尼龙66发生化学反应，使聚合物水解或裂解，使尼龙66变色，树脂分子量及其韧性相对减弱，流动性增大，不单带来加工上的困难，而且会对制品性能造成损害。注塑时喷嘴流涎，制件飞边严重。聚合物裂解产生的气体和从空气中吸收的水分，共同夹击制件，轻则在表面形成不光洁、银丝、斑纹、微孔、气泡，重则反生熔体膨胀无法成型或成型后机械强度下降。最后，经过这种水解裂解的尼龙，其

41、性能完全不可还原，即使重新干燥也不能再次使用。 干燥好的原料如果随便在空气中露置，会迅速在空气中吸收水分而使干燥效果丧失殆尽。即使在加盖的机台料斗内，存放的时间也不宜太长，一般雨天不超过1h，晴天限制在3h之内。尼龙66熔融温度虽然高，但当达到熔点后，其粘度远较一般热塑性塑料如聚苯乙烯等低很多，故成型时流动性不成问题，尼龙66的流变特性是剪切速率增加时其表观粘度下降不突出，加之熔融温度范围较窄，在35之间，所以高的料温无疑是顺利冲模的保证，而不在乎高的注射速度和压力。3.1.4流动性 尼龙66熔体的粘度低，流动性大，容易冲模成型，对薄壁制品更是如此，而且制品在模内能迅速固化，模塑周期短。制品配

42、方及分析：（配方如下表）PA66 接枝EPDMPA6 抗氧化剂接枝聚丙烯 光亮润滑剂接枝聚乙烯玻璃纤维接枝POE分析：此配方实现了强度、韧性、刚性、耐热同时提高。3.2尼龙树脂品种的选定以尼龙66为主，加入一定量的尼龙6，在综合考虑流动性和强度基础上，选择了中等粘度的尼龙作为主要原料。3.3增韧剂的选定尼龙66和尼龙6虽具备前述优点，但也存在韧性较低、耐寒性差，改善这两种尼龙的韧性几乎是所有尼龙合金改性的关键，用作尼龙增韧的增韧剂主要是热塑性弹性体或橡胶弹性体的接枝物，及POE-g-MAH、PE-g-MAH、EPDM-g-MAH。热塑性弹性体中马来酸酐接枝聚乙烯无论是增韧效果还是加工流动性均较

43、差，不予考虑。马来酸酐接枝POE增韧效果虽然略逊于橡胶弹性体，但加工流动性好，而且不存在橡胶弹性体的交联问题。从而综合上述选择以POE-g-MAH为主、EPDM-g-MAH为辅的复合体系。尼龙66和尼龙6强度一般在6080Mpa之间，经过增韧改性，强度会有所下降，根据尼龙合金汽车料的指标要求，拉伸强度要超过120Mpa，因此对尼龙合金进行增强改性。3.4尼龙合金材料其他性能的改进为防止尼龙合金在加工过程和长期实验过程中出现降解或老化现象，需选择合适、适量的抗氧化剂；在尼龙配方设计中，还需要加入适量的润滑剂，一是提高加工流动性，二是改善制品表面的光滑性，避免玻璃纤维外露产生。3.5注射成型设备主

44、要设备：虽然柱塞式注塑机和螺杆式注塑机均可加工尼龙类塑料，但从塑化效果以及物料在料筒内所停留时间来看，还是选用螺杆式注塑机。特别是尼龙 66热稳定性稍差的品种和经着色、增强、改性的尼龙尤为重要。因尼龙66熔体的粘度较低，流动性较好，故在选择设备时须注意如下几点：螺杆与料筒之间的配合要求间隙小，精度高，以防止熔体在注塑时产生逆流现象，所以间隙一般控制在0.05mm以下；成型加工尼龙所用的螺杆形式为单头、全螺旋、压缩突变形螺杆，其长径比L/D=1220，压缩比C/R=23，为阻止逆流，螺杆还应配上止逆装置；由于受热后，尼龙66其熔体粘度较低，若采用一般通用型喷嘴，一旦工艺控制不当，物料很容易从喷孔

45、中流出，造成“流涎现象”从而影响制品、模具以及成型加工，因此对其加工时一般要求选用自锁式喷嘴。当然在喷嘴上还必须有加热控温装置，以防熔体冷却。 因为尼龙66熔体粘度较低，流动性较好，在成型过程中易出现排气不良问题，对此需开设一定的排气孔，在开设排气孔时还注意防止溢边。双螺杆挤出机：SHI58-、注塑机：CWF-120D、万能试验机、冲击试验机、热变形温度检测仪3.6成型工艺工艺流程：原料混合挤出造粒注塑打样检测分析3.6.1干燥 为使尼龙66顺利成型和确保制品质量，成型前对尼龙粒料必须进行干燥处理。经处理后尼龙的含水量应小于0.1%干燥时应防止尼龙粒料氧化变色，因为酰胺基对氧敏感，容易发生氧化

46、降解。如果加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。然而，如果储存容器被打开，那么建议在85C的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105C，12小时的真空干燥。下表为干燥方法和条件。干燥方法干燥条件常压热风干燥法干燥时间2024h干燥温度8090料层厚度25mm真空干燥法干燥时间1216h干燥温度100110真空度93Kpa料层厚度50mm沸腾干燥法干燥时间1530min 干燥温度110一次加料4080Kg3.6.2成型温度：料筒温度。料筒温度主要应由尼龙66的熔点和熔体粘度来加以确定，一般都高于尼龙6的熔点。加热方式应以分段加热，以便调节温度。为使便于加料顺利，料斗区应予以冷却

47、。因而料筒温度后部：265270，中部270285,前部285295. 对玻璃添加剂的产品为275280C。熔化温度应避免高于300C。喷嘴温度。由于模具与喷嘴温差较大，成型时模具与喷嘴长时间接触，喷嘴壁温因散热可能降至尼龙6熔点一下，熔体就会凝固在喷嘴内堵塞喷嘴孔。为确保喷嘴温度，应在喷嘴处单独装配电热器，以便调节和控制喷嘴温度。机头温度：机头：285295，口模处280290。模具温度。模具温度应根据制品的厚度不同和对性能的要求而定。模具温度直接影响制品的性能。一般说来，模具温度高时，制品冷却缓慢，结晶度高，能生成均匀的球晶结构，制品的抗张强度、抗弯强度、模量和硬度均有所提高，但伸长率有所下降。下图分别为模具温度与尼龙66抗张