(工艺技术)复合材料成型工艺

1、树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；因为批量生产，价格相对低廉。模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种：纤维料模压法 是将经预混或碎布料模压法 将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。缠绕模压法 将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），模具中进行加温加压成型复合材料制品。片状塑料SMC片材按制品预成型坯料模压法 先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中（树脂混合物BMCD

2、MCHMCSMC、XMCTMC 及 ZMC 等品种。1、原材料合成树脂 复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：对增强材料有良好的增强材料 模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连（布） 和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。辅助材料 一般包括固化剂（引发剂）剂、脱模剂、着色剂（颜料）和填料等辅助材料。2、模压料的制备（或玻璃布种。3050mm的短切纤维，经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维，再经烘干（晾干失较大。

3、预浸法 纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维（或布）经过浸胶、烘干、切短而成。其及料束之间的相容性稍差。树脂基复合材料成型工艺介绍（2）： 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺平面集成电路的产品中。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、后处理等工序，如图所示：2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法卷管。将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1 圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上， 同时将胶布拉上，盖贴在引头布的加热部分，与引头布相搭接。引头布的长度约为8001 200mm，视管径而定，引头布与胶布的搭接长度，一般为1

4、50250mm。在卷制厚壁管材 12 圈。最后提升压辊，测量管坯外径，合格后，从卷管机上取出，送入固化炉中固化成型。3、预浸胶布制备工艺预浸胶布是生产复合材料层压板材、卷管和布带缠绕制品的半成品。原材料 预浸胶布生产所需的主要原材料有增强材料（如玻璃布、石棉布、合成纤维布）（预浸胶布的制备工艺 预浸胶布的制备是使用经热处理或化学处理的玻璃布，经浸胶定时间的洪烤，使树脂由A 阶转至B 阶，从而得到所需的预浸胶布。通常将此过程称之为玻璃的浸胶。树脂基复合材料成型工艺介绍（3）： 缠绕成型工艺（干法缠绕 干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘（或带（精确到 2% 以内是1

5、00200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高间剪切强度较低。湿法缠绕 湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。湿法缠绕的优点为：成本比干法缠绕低40%；产品气密性好，因为缠绕张力使多 余达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：树脂浪 费大，操作环境差；含胶量及成品质量不易控制；可供湿法缠绕的树脂品种较少。半干法缠绕 半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备， 的气泡含量降低。域。纤维缠绕成型的优点 能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；成本低：在同一产品上，可合理

6、配选若干 种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。缠绕成型的缺点 缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。1、原材料缠绕成型的原材料主要是纤维增强材料、树脂和填料。璃纤维纱，碳纤维纱，高强玻璃纤维纱，芳纶纤维纱及表面毡等。树脂基体 树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。缠绕制品的耐热性，耐化学马来酰亚胺树脂。填料 填料种类很多，加入后能改善树脂基体

7、的某些功能，如提高耐磨性，增加阻燃性30%石英砂，借以提高产品的刚性和降低成本。为了提 高填料和树脂之间的粘接强度，填料要保证清洁和表面活性处理。2、芯模成型中空制品的内模称芯模。一般情况下，缠绕制品固化后，芯模要从制品内脱出。芯模设计的基本要求 要有足够的强度和刚度，能够承受制品成型加工过程中施加于芯模的各种载荷，如自重、制品重，缠绕张力，固化应力，二次加工时的切削力等；能满足制品形状和尺寸精度要求，如形状尺寸，同心度、椭圆度、锥度（脱模），表面光洁度和平整度等；保证产品固化后，能顺利从制品中脱出；制造简单，造价便宜，取材方便。当然也可以起到芯模作用，属于这类材料的有橡胶、塑料、不锈钢和铝合

8、金等3、缠绕机律和排纱准确；操作简便；生产效率高；设备成本低。保持张力稳定及在封头或锥形缠绕制品纱带布置精确，实现小缠绕角缠绕，在（伸臂60 年代引进德国WE-250 数控缠绕机，改进后实现年代后我国引进了各种型式缠绕机40 功微机控制缠绕机，并进入国际市场。机械式缠绕机类型绕臂式平面缠绕机 其特点是绕臂（装有绕丝嘴）围绕芯模做均匀旋转运动，芯模绕自身轴线作均匀慢速转动，绕臂（即绕丝嘴）滚翻式缠绕机 这种缠绕机的芯模由两个摇支承，缠绕时芯模自身轴旋转，两臂同步旋卧式缠绕机 这种缠绕机是由链条带动小车（绕丝嘴）作往复运动，并在封头端有瞬时面缠绕角 行星式缠绕机 芯轴和水平面倾斜成 角（即缠绕角）

9、。缠绕成型时，芯模作自转和螺旋缠绕。芯模公转是主运动，自转为进给运动。这种缠绕机适合于生产小型制品。4个运动轴，球形缠绕机的绕丝嘴转动，芯模旋转和芯模偏转运动，可以改变缠绕极孔尺寸和调节缠绕角，满足制品受力要求。新型缠管机 新型缠管机与现行缠绕机的区别在于，它是靠管芯自转，并同时能沿管长树脂基复合材料成型工艺介绍（4）：连续成型工艺复合材料制品的连续成型工艺，是指从投入原材料开始，经过浸胶、成型、固化、脱模、断等工序直到最后获得成品的整个工艺过程都是在连续不断地进行。根据生产的产品不同，连续成型工艺分为连续拉挤成型工艺、连续缠绕成型工艺和连续制板工艺三种。连续缠绕成型工艺 主要用于生产不同口径

10、的玻璃钢管和罐身。连续缠绕机的特点是：生产效拉挤成型工艺 主要用于生产各种玻璃钢型材，如玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方型、空腹型及异形断面型材等。目前最大的拉挤成型机，可以生产断面为800mm800mm 的空腹玻璃钢型材。新型拉挤成型技术不断涌现，如RIM 拉挤成型机，弯曲形型材拉挤工艺等。连续制板工艺 主要是用玻璃纤毡、布为增强材料，连续不断地生产各种规格平板，波纹板和夹层结构板等。产品质量稳定，重复性好，成品率高；操作方便，省人力、劳动条件好；成本低树脂基复合材料成型工艺介绍（5）：拉挤成型工艺拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维束带或布等在牵引力的作用下通过挤 压模具成型固化连续

11、不断地生产长度不限的玻璃钢型材这种工艺最适于生产各种断面 形状的玻璃钢型材，如棒、管、实体型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（门窗材、叶片等）等。拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是：生产过程完全实现自动化控制，生产效率高；拉挤成型制品中纤维含量可高达80%，浸胶在 张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；制品纵、横向强度可任意调整可以满足不同力学性能制品的使用要求生产过程中无边角废料产品不需后加工故较 其它工艺省工，省原料，省能耗；制品质量稳定，重复性好，长度可任意切断。拉挤成型工艺的缺点是产品形状单调，只能生产线形型材，而且横向强度不高。拉挤工艺用原材料树脂

12、基体 在拉挤工艺中，应用最多的是不饱和聚酯树脂，约占本工艺树脂用量的9 0 以上，另外还有环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等。增强材料 拉挤工艺用的增强材料，主要是玻璃纤维及其制品，如无捻粗纱、连续纤哪种纤维，用于拉挤工艺时，其表面都必须经过处理，使之与树脂基体能很好的粘接。辅助材料 拉挤工艺的辅助材料主要有脱模剂和填料。拉挤成型模具10，以保证模具有足够的强度和刚度，加热后热量分布均匀和稳定。拉挤模具长度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝胶固化速度决定模具的使用寿命。拉挤成型工艺其它拉挤成型工艺和含填料的拉挤工艺等。树脂基复合材料成型工艺介绍（6）： 其它成

13、型工艺聚合物基复合材料的其它成型工艺主要指离心成型工艺浇铸成型工艺弹性体贮存树成型工艺、增强反应注射成型工艺等。1、离心成型工艺离心成型工艺在复合材料制品生产中，主要是用于制造管材（地埋管），018MPa。这种管的管径一般为 4002500mm，最大管径或达，以 1200mm 212m6 m。磨（是石棉水泥管的 510 倍）、节能、耐久 年以上）及综合工程造价低，特别是大口15m，能随真空及外压。其缺点是内表面不够光滑，水力学特性比较差。管、污水管、化工防腐管等。原材料生产离心管的原材料有树脂、玻璃纤维及填料（粉状和粒状填料）等。树脂 应用最广的是不饱和聚酯树脂，可根据使用条件和工艺要求选择树

14、脂牌号和固化剂。增强材料 主工是玻璃纤维及其制品。玻纤制品有连续纤维毡、网格布及单向布等，制造异形断面制品时，可先将玻纤制成预制品，然后放入模内。填料 填料的作是用增加制品的刚度、厚度、降低成本，填料的种类要根据使用要求选择， 一般为石英砂、石英粉、辉绿岩粉等。工艺流程离心制管工艺流程如下：一安装在可往复运动的小车上。模具离心法生产玻璃钢管的模具，主要是钢模，模具分整体式和拼装式两种：小于800mm 管的模具，用整体式，大于 800mm 管的模具，可以用拼装式。模具设计要保证有足够的强度和刚度，防止旋转、震动过程中变形。模具由管身、封头、托转，模具的管身内表面必须平整，光滑，一般都要精加工和抛

15、光，保证顺利脱模。2、浇注成型工艺浇注成型主要用于生产无纤维增强的复合材料制品，如人造大理石，钮扣、包埋动本、工艺品、锚杆固定剂、装饰板等。浇注成型比较简单，但要生产出优质产品，则需要熟练的操作技术。钮扣生产工艺用聚酯树脂浇注的钮扣，具有硬度高，光泽好，耐磨、耐烫、耐干洗、花色品种多及价格低等优点，目前在国内外已基本取代了有机玻璃钮扣，占钮扣市场80%以上。（引发剂采用过氧化甲乙酮（括色浆、珠光粉、触变剂等）。再经热处理、刮面、刮底、铣槽、打眼、抛光等工序制成钮扣。人造石材生产工艺人造大理石、人造玛瑙、人造花岗石和聚酯混凝土等。生产人造石材的原材料是不饱和聚酯树脂，填料和颜料：树脂 生产人造石

16、材的树脂分面层运荷载及碰撞等。3、弹性体贮树脂模塑成型技术（Elastic Reservir Molding, 80 （开孔聚氨酯泡沫塑料留在成型好的ERM ERM 故可称为压制成型的夹层结构制品。ERM 与SMC 一样，同属于模压成型的片状模塑料，只是由于ERM 给它带来优于SMC 比用毡和SMC 30%以上；（2）ERM 制品的比刚度优于SMC搞冲击强度高：在增强材SMC 制品的物理力学性能优于SMC RM成型机组比SMC机组简单，ERM制品成型压力比SMC10倍左右，故生产E RM 制品时可以采用低吨位压机和低强度材料模具，从而减少建投资。ERM 制品生产工艺分为ERM 制造和ERM 制

17、品成型两个过程：ERMERM（如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维制成的短切毡、连续纤维毡、针织毡等）和各种热固性树脂。其生产过程如下：先在ERM 机组上将调好的树脂糊浸渍开孔聚氨酯泡沫塑料，通过涂刮器将树脂糊涂ERM 夹层材料，切割成适宜的尺寸，用于压制成型或贮存。ERMERM制品生产过程与其它热固性模压料（MC等）相比，需要在热压条件下固化成型，但成型压力比SMC小很多，大约是SMC成1/100.50.7MPa。ERM 技术目前主要用于汽车工业材料和轻质建筑复合材料工业。由于ERM 具有夹层结构材料的特点，是适用于生产大型结构的组合部件，各种轻质板材，活动房屋、雷达罩，房门等。在汽车工业中的制品有行李车拖斗、盖板、仪表盘、保险杠、车门、底板等。4、增强反应注射模塑技术（Reinforced Reaction Injection Molding, 是利用高压冲击一种成型方法。如果不用增强材料，则称为反应注射模塑Injection Moling, RI M）。采用连续纤维增强时，称为结构反应注射模塑 Reaction Injection Moldi ng, SRIM）。RRIM 的原