复合材料成型工艺与设备(11热塑性片状模塑料及其制品)

1、11.热塑性片状模塑料及其制品冲压成型工艺1111.1 定义 它是以连续玻璃纤维毡、短切玻璃纤维毡、布、无捻粗纱和热塑性树脂复合而成的一种片状模塑料。 热塑性片状模塑料加工制品工艺料片预热冲压成型；热固性片状模塑料加工制品工艺热压成型。热塑性片状模塑料制品与热固性制品特性比较：1)比强度高 热塑性片状模塑料强度与手糊玻璃钢相似，见表13-2 密度（1.11.6 g/cm3） 热固性制品强度见表13-2，与热塑性相当，密度1.6 2.0 g/cm322)能重复加工成型 边角余料、废品等可重复加工，节省材料，降低成本。 3)成型周期短 热固性SMC成型周期615min 热塑性SMC成型周期2060

2、s 生产效率高，易于实现自动化、机械化生产。 4)成型压力低 热塑性片状模塑料冲压成型压力 38MPa 热固性片状模塑料热压成型压力 315MPa 5)贮存期长 热塑性片状模塑料可贮存几年以上； 热固性片状模塑料可贮存3个月（常温） 36)比热固性玻璃钢具有较高的耐化学腐蚀性、耐水性 和气密性 7)原材料充足、价格便宜、成本低（与手糊比低20左右）8)机械化程度高 热塑性CM必须采用机械化生产，质量稳定。 9)设备一次性投资大 热塑性SMC与注射成型热塑性CM的比较：（1）、具有较高的强度和刚度；（2）、抗冲击性能好；（3）、产品精度高；（4）、产品尺寸较小时一般采用注射成型（属短纤维增强）对

3、于较大型制品，可采用冲压成型（属连续纤维增强）4（5）、成型压力较小 对模具和压机的要求比注射成型低。与钢材相比： （1）重量轻，密度小； （2）耐腐蚀； （3）形状设计性好，可一次成型较复杂制品 （4）比钢材的生产投资少51.2 纤维增强1热塑性复合材料的基本性能 纤维增强热塑性复合材料 高性能复合材料 通用型复合材料21 高性能复合材料 是以碳纤维、芳纶纤维及高强度玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚苯硫醚(PPS)等高性能树脂等。 特点 1、使用温度高(260)，热固性CM使用温度低于200 2、碳纤维增强的热塑性复合材料密度小 622 通用型热塑性复合材料 是指以玻璃

4、纤维增强聚丙烯、聚乙烯、尼龙等 一般的FRTP711.2 热塑性片状模塑料的生产工艺及设备生产方法 湿法 干法 层合法 分散法 水分散法 WT法（泡沫分散法） 图13.1 热塑性片状模塑料制造方法 81 原材料 (1)树脂 尼龙、聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等。目前用于生产的主要是聚丙烯和改性聚丙烯树脂。 (2)增强材料 玻璃纤维无捻粗纱，玻璃纤维短切毡、连续玻璃纤维毡和针刺连续玻璃纤维毡等 。只是浸润剂有所区别，（使玻纤能与聚丙烯牢固结合） 。聚丙烯的优点：（1）密度小；（2）抗冲击性好；（3）使用温度范围较宽-40100；（4）工艺性好，在熔融条件下的流动性好，对玻纤的浸渍性好，冷却后固化迅速

5、，由此生产效率高；（5）材料来源广，价格低。92 干法生产工艺及设备 是将连续玻璃纤维毡和聚丙烯(或其它热塑性塑料)薄片叠合后，经过加热、加压、浸渍、冷却定型和切断等工序制造片状模塑料的方法。 优点 塑料挤板机“可有可无”，粉末状树脂直接撒入毡内，容易浸透纤维。 (1)层合法生产热塑性片状模塑料 10图13-2 干法生产热塑性片状模塑料工艺及设备1-塑料挤板机；2-玻璃纤维毡；3-塑料片材；4-无端加压带；5-加热、挤压装置；6-冷却设施；7-复合片材；8-切断器；9-成品12345678911 (2)分散法生产片状模塑料工艺 将短切玻璃纤维与聚丙烯或尼龙等树脂粉末在特殊的搅拌机内混合均匀，然

6、后按设计厚度铺撒均匀，再经加热，加压制成片状模塑料。 干法的优点： 1)增强材料范围广（可连续纤维，也可短切纤维） 2)纤维含量控制在20一40 3)纤维铺层方向可任意选择 4）厚度连续法24mm，多层压机可达50mm。123 热塑性片状模塑料湿法生产工艺 将玻璃纤维无捻粗纱切成长750mm(最佳长度为13mm左右)的短纤维，在搅拌器内与粉末状树脂加水搅拌成均匀的悬浮料浆，用泵将其输送到传送网带上，经减压脱水，形成湿毡，再经干燥、切断、收卷成中间产品。 特点 1、用短切纤维、粉末状树脂和水或泡沫悬浮液混合料浆 2、纤维含量可达2070% 3、产品厚度为1.276.35mm 13 图13-3 湿

7、法生产热塑性SMC示意图1-玻纤纱；2-切断器；3-沉降室；4-输送带；5-树脂、填料；6-水；7-拌浆槽；8-泵；9-浆槽；10-浆料；11-真空脱水；12-运输带；13-胶粘剂；14-烘干；15-切断；16-坯料；17-无端钢带；18-加热、加压区；19-成品1411.3 热塑性复合材料冲压成型3.1冲压成型工艺 固态冲压成型根据坯料在模具内的成型过程及温度 流动态冲压成型(1)成型特点： 成型周期短，生产效率高 表13-7 无储存期，可回收利用 模具费用低 一次能成型形状复杂或大型制品 可与金属等其它材料复合制成复合结构制品15（2）固态冲压成型 类似于金属冲压工艺，按样板将片状模塑料剪

8、切成坯料，然后在加热器内将料片加热到低于粘流态温度1020，装入模具，快速合模加压，在70模具内冷却脱模，修边成制品。特点：制品形状简单，周期短，成型压力小（一般小于1.0MPa）。（3）流动态冲压成型 适于制备成型厚度和密度变化大、带凸台或加强肋等形状复杂的或带金属预埋件的制品。 按样板将片状模塑料剪切成坯料，然后在加热器内将料片加热到高于粘流态温度1020，装入模具，快速合模加压，迫使融态坯料流动并填满模腔（成型压力较大，约1020MPa），冷却定型后脱模成制品。 163.2 冲压成型设备 由剪切、加热、冲压等设备及模具组成。剪切设备钢板剪切机加热炉隧道式和烘箱式两种，采用料片上下两面加热，红外加热的波长应适合聚合物基体要求(1.53.5m)。加