聚合物基复合材料制备工艺课件.ppt

1、5 聚合物基复合材料工艺聚合物基复合材料工艺半半成成品品的的制制备备热塑性塑料热塑性塑料粒料粒料热固性热固性模塑料模塑料连续纤维连续纤维预浸料预浸料增强热塑性塑料片材增强热塑性塑料片材复复合合材材料料成成型型工工艺艺手糊工艺手糊工艺模压成型工艺模压成型工艺RTM成型工艺成型工艺喷射成型工艺喷射成型工艺连续缠绕成型工艺连续缠绕成型工艺拉挤成型工艺拉挤成型工艺挤出成型工艺挤出成型工艺RRIM工艺工艺模塑粉模塑粉短纤维增强热固性模塑料短纤维增强热固性模塑料片状模塑料（片状模塑料（SMC）制品成型工艺制品成型工艺复合材料夹层结构复合材料夹层结构蜂窝夹层结构蜂窝夹层结构制品成型工艺制品成型工艺泡沫塑料夹

2、层结泡沫塑料夹层结构制品成型工艺构制品成型工艺5.1 复合材料半成品制造工艺复合材料半成品制造工艺 5.1.1 热塑性塑料粒料热塑性塑料粒料 5.1.2 热固性模塑料热固性模塑料 5.1.3 连续纤维预浸料连续纤维预浸料 5.1.4 增强热塑性塑料片材增强热塑性塑料片材模塑粉模塑粉短纤维增强热固性模塑料短纤维增强热固性模塑料片状模塑料（片状模塑料（SMC）5.1.1 颗粒填充颗粒填充热塑性热塑性塑料粒料的制造方法塑料粒料的制造方法 工艺流程：工艺流程：原料准备原料准备初初 混混 合合塑塑 炼炼造造 粒粒粒粒 料料 原料准备原料准备 包括过滤、吸磁、干燥、研磨、称量、预热等包括过滤、吸磁、干燥、

3、研磨、称量、预热等 初初 混混 合合 在聚合物熔融温度以下、较缓和的剪切力作用，用捏合机、高在聚合物熔融温度以下、较缓和的剪切力作用，用捏合机、高 速混合机等设备将物料按顺序加入、混合均匀。速混合机等设备将物料按顺序加入、混合均匀。 塑塑 炼炼 在高于树脂熔融温度和较大的剪切力作用下，在双滚筒炼胶在高于树脂熔融温度和较大的剪切力作用下，在双滚筒炼胶 机、密炼机、单螺杆挤出机等设备使物料热熔、剪切混合达到适当机、密炼机、单螺杆挤出机等设备使物料热熔、剪切混合达到适当 的柔软度和可塑性，同时除去挥发物。的柔软度和可塑性，同时除去挥发物。 造造 粒粒5.1.1 长纤维增强长纤维增强热塑性热塑性塑料粒

4、料的制造方法塑料粒料的制造方法普遍采用普遍采用电缆包覆式生产电缆包覆式生产工艺：工艺：树脂干燥树脂干燥熔融熔融挤出挤出包覆机头包覆机头冷却冷却牵引成条牵引成条送丝机构送丝机构切粒切粒粒料干燥粒料干燥包装包装 优点：优点： 连续化生产，速度快；粒料质量高；劳动保护好。连续化生产，速度快；粒料质量高；劳动保护好。 缺点：缺点： 树脂包覆不良，粒料硬度不高，仅适宜于螺杆式注射机成型。树脂包覆不良，粒料硬度不高，仅适宜于螺杆式注射机成型。双螺杆排气式挤出机混合法双螺杆排气式挤出机混合法1.计量带式给料器；计量带式给料器；2.热塑性塑料；热塑性塑料；3.玻璃纤维粗纱；玻璃纤维粗纱；4.排气；排气；5.条

5、模；条模；6.水浴；水浴；7.条料切粒机条料切粒机5.1.1 短纤维增强短纤维增强热塑性热塑性塑料粒料的制造方法塑料粒料的制造方法 优点：优点： 连续化生产；外观尚佳、质地致密，成型加工性和表面平滑性好，连续化生产；外观尚佳、质地致密，成型加工性和表面平滑性好，用柱塞式和螺杆式注射成型机均可成型；劳动保护好。用柱塞式和螺杆式注射成型机均可成型；劳动保护好。 缺点：缺点： 对设备及设备材质要求高，噪音大。对设备及设备材质要求高，噪音大。树脂干燥树脂干燥纤维短切纤维短切初混合初混合挤挤 出出+切切 粒粒粒料干燥粒料干燥称量包装称量包装 该法是为解决高熔融粘度树脂的长纤维粒料因纤维在树该法是为解决高

6、熔融粘度树脂的长纤维粒料因纤维在树脂中分散不好易引起制品性能和外观不良而开发，其工艺脂中分散不好易引起制品性能和外观不良而开发，其工艺流程如下：流程如下：“排气回挤造粒法排气回挤造粒法”双阶排气式挤出机双阶排气式挤出机1.料斗；料斗；2.料筒；料筒；3.螺杆；螺杆；4.节流阀；节流阀；5.排气口；排气口；6.真空表；真空表； 7.机头；机头；8.口模；口模；9.栅板；栅板；10.真空泵；真空泵；11.冷凝器冷凝器5.1 复合材料半成品制造工艺复合材料半成品制造工艺 5.1.1 热塑性塑料粒料热塑性塑料粒料 5.1.2 热固性模塑料热固性模塑料 5.1.3 连续纤维预浸料连续纤维预浸料 5.1.

7、4 增强热塑性塑料片材增强热塑性塑料片材模塑粉模塑粉短纤维增强热固性模塑料短纤维增强热固性模塑料片状模塑料（片状模塑料（SMC）5.1.2.1模塑粉的制造方法模塑粉的制造方法 由微粒添加剂与合成树脂复合而成的粉状由微粒添加剂与合成树脂复合而成的粉状热固性热固性塑料粉称为模塑粉，塑料粉称为模塑粉，它包括压塑粉和注塑粉。应用最广的是线型酚醛树脂压塑粉（电木它包括压塑粉和注塑粉。应用最广的是线型酚醛树脂压塑粉（电木粉）。其制造方法通常有干法和湿法，其中干法辊压工艺流程如下：粉）。其制造方法通常有干法和湿法，其中干法辊压工艺流程如下：原料准备原料准备干混合干混合粉碎粉碎热辊压热辊压并批并批包包 装装

8、干混合：干混合：按加料顺序加料，在球磨机、按加料顺序加料，在球磨机、Z形捏合机、圆柱形转筒形捏合机、圆柱形转筒 等设备上混合。等设备上混合。 热辊压：热辊压：关键工序，一般在双辊机上进行，辊压温度和时间是主关键工序，一般在双辊机上进行，辊压温度和时间是主 要工艺控制指标。如生产电木粉时，低温辊的温度为要工艺控制指标。如生产电木粉时，低温辊的温度为70 -110 oC、 高温辊的温度为高温辊的温度为90 -130 oC。5.1.2.2 短纤维增强短纤维增强热固性热固性模塑料的制造方法模塑料的制造方法 根据纤维和树脂的不同，主要方法有预混法、预浸法、浸毡法和挤出法。配胶配胶纤维预处理纤维预处理添加

9、剂准备添加剂准备浸渍与混合浸渍与混合撕松撕松烘干烘干并批并批+ 预混法工艺流程预混法工艺流程 预浸法工艺流程预浸法工艺流程粗纱准备、热处理粗纱准备、热处理树脂配胶树脂配胶纱细浸渍纱细浸渍切割切割烘干烘干存放存放+ 纤维松散、无定向，流动性好，宜做复杂的小型模压制品。但纤维强纤维松散、无定向，流动性好，宜做复杂的小型模压制品。但纤维强度损失较大，模塑料的质量不均匀，劳动条件差。度损失较大，模塑料的质量不均匀，劳动条件差。 纤维紧密、成束状，纤维强度损失较小，质量均匀，可制造较复杂纤维紧密、成束状，纤维强度损失较小，质量均匀，可制造较复杂的高强度模压制品，机械化程度较高，劳动强度小。但日产量比预混

10、的高强度模压制品，机械化程度较高，劳动强度小。但日产量比预混法小，只适宜于连续纤维制品。法小，只适宜于连续纤维制品。短纤维增强短纤维增强热固性热固性模塑料的制造方法模塑料的制造方法 浸毡法工艺流程浸毡法工艺流程纱线准备纱线准备切割切割蓬松蓬松树脂配制树脂配制烘干烘干成品成品撒毡撒毡复合复合浸胶浸胶 该法与预浸法工艺大体相同，不同点在于：先将短切纤维均匀铺洒在该法与预浸法工艺大体相同，不同点在于：先将短切纤维均匀铺洒在玻璃底布上，再用玻璃面布覆盖，然后使夹层浸胶。玻璃底布上，再用玻璃面布覆盖，然后使夹层浸胶。 挤出法挤出法 用螺杆挤出机生产玻璃纤维模塑料，克服了浸渍法使用大量有机溶用螺杆挤出机生

11、产玻璃纤维模塑料，克服了浸渍法使用大量有机溶剂的缺点，改善了生产条件，产品质量稳定，生产自动化程度高。不剂的缺点，改善了生产条件，产品质量稳定，生产自动化程度高。不足的是纤维被磨损、剪断的情况较严重。该法适用于生产过程中不需足的是纤维被磨损、剪断的情况较严重。该法适用于生产过程中不需排放低分子挥发物的玻璃纤维模塑料。排放低分子挥发物的玻璃纤维模塑料。5.1.2.3 片状模塑片状模塑( (压压) )料（料（SMCSMC）n 片状模塑料片状模塑料(SMC)(SMC) 树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖PEPE薄膜而成的片状模塑料。薄膜而成的片状模塑料。 应用最

12、广泛的成型材料之一应用最广泛的成型材料之一。 主要原料主要原料: :不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、低收缩剂、填料等。不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、低收缩剂、填料等。 SMCSMC视用途和要求又发展出一系列新品种，如视用途和要求又发展出一系列新品种，如BMCBMC、TMCTMC、HMCHMC等。等。n 团状模塑料团状模塑料(BMC)(BMC) 组成与组成与SMCSMC相似，可用于模压和挤出成型相似，可用于模压和挤出成型; ; 纤维含量较低，纤维较短（纤维含量较低，纤维较短（6 618 mm18 mm），填料含量大），填料含量大; ; 制品强度比制品强度比SMCSMC低，适合于压制小型制品，而

13、低，适合于压制小型制品，而SMCSMC适合于大型薄壁制品。适合于大型薄壁制品。片状模塑片状模塑( (压压) )料（料（SMCSMC）n 厚片状模塑料（厚片状模塑料（TMCTMC） 组成和制作与组成和制作与SMCSMC相似，厚达相似，厚达50 mm50 mm。 厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对纤维的浸润性。厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对纤维的浸润性。 可以采用注射和传递成型。可以采用注射和传递成型。n 高强度模塑料（高强度模塑料（HMCHMC和和XMCXMC） 主要用于制造汽车部件。主要用于制造汽车部件。 HMCHMC中填料少，采用短切玻纤，中填料少，采用短切玻纤，65%65%

14、左右，定向分布；左右，定向分布； 具有极好的流动性和成型表面，其制品强度约是具有极好的流动性和成型表面，其制品强度约是SMCSMC制品强度的制品强度的3 3倍。倍。 XMCXMC不含填料，采用定向连续纤维，含量达不含填料，采用定向连续纤维，含量达70%70%80%80%。片状模塑料（片状模塑料（SMCSMC）的特点）的特点 重现性好，不受操作者和外界条件的影响；重现性好，不受操作者和外界条件的影响； 操作处理方便，操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；操作处理方便，操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件； 流动性好，可成型为异形制品；流动性好，可成型为异形制品； 模压工艺对温度和压力要求不高，可变范

15、围大，可大幅度降低模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；设备和模具费用； 纤维长度纤维长度404050 mm50 mm，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品；的大型薄壁制品； 制品表面光洁度高，添加低收缩剂后，表面质量更为理想；制品表面光洁度高，添加低收缩剂后，表面质量更为理想； 生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。成本相对较低。SMCSMC制造的工艺流程制造的工艺流程 SMCSMC生产主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉

16、生产主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降降 及浸渍、树脂稠化等过程，其工艺流程图如下：及浸渍、树脂稠化等过程，其工艺流程图如下： 树树 脂脂固化剂固化剂填料填料低收缩添加剂低收缩添加剂稠化稠化包装包装沉降沉降浸渍浸渍收卷收卷纱线纱线切割切割树树 脂脂 糊糊 制制 备备薄薄 膜膜其它其它增稠剂增稠剂SMC成型机成型机片状模塑料（片状模塑料（SMCSMC）的制造工艺）的制造工艺 树脂糊的制备及上糊操作树脂糊的制备及上糊操作 间歇法：间歇法：将不饱和聚酯和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；将不饱和聚酯和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；加入引发剂，混匀；加入引发剂，混匀；加入增稠剂和脱模剂；加入增稠剂

17、和脱模剂；低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；在各组分分散完后，停止搅拌，静置待用。在各组分分散完后，停止搅拌，静置待用。连续法连续法: :将将SMCSMC配方中的树脂糊分为两分，即增稠剂、脱模剂、部分填料和配方中的树脂糊分为两分，即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一份，其余组分为另一份，分别计量，混匀后送入苯乙烯为一份，其余组分为另一份，分别计量，混匀后送入SMCSMC机机组上的相应贮料容器内，由管路计量泵进入静态混合器，混匀后输组上的相应贮料容器内，由管路计量泵进入静态混合器，混匀后输送到送到SMCSMC机组的上糊区，再涂布到聚乙机组的上糊区，再涂布到聚乙

18、烯薄膜上烯薄膜上。片状模塑料（片状模塑料（SMCSMC）的制造工艺）的制造工艺 浸渍和压实浸渍和压实 已涂布树脂糊的下承载薄膜在机组牵引下进入短切玻璃已涂布树脂糊的下承载薄膜在机组牵引下进入短切玻璃纤纤维沉降室，短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的维沉降室，短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上沉降量后，随传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合，然后经过辊阵中，在张力和辊的作用下，承载薄膜相叠合，然后经过辊阵中，在张力和辊的作用下，下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维紧紧压在一起，经下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤

19、维紧紧压在一起，经过多次反复，使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，过多次反复，使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均匀的连续形成密实而均匀的连续SMCSMC片料。片料。SMCSMC成型设备成型设备 玻璃纤维毡制片机玻璃纤维毡制片机 带式制片机组带式制片机组 辊式制片机组辊式制片机组 鼓轮式制片机鼓轮式制片机1234567891011低部低部PE薄膜薄膜顶部顶部PE薄膜薄膜树脂糊树脂糊树脂糊树脂糊割刀割刀割刀割刀粗纱切割器粗纱切割器粗纱粗纱压紧辊压紧辊中空钢鼓轮中空钢鼓轮SMC成品成品SMCSMC的典型配方的典型配方 类型类型配方配方 一一 般般 型型 耐耐 腐腐 蚀蚀 型型

20、低低 收收 缩缩 型型配配比比树树 脂脂邻苯二甲酸型邻苯二甲酸型 100间苯二甲酸型间苯二甲酸型100邻苯二甲酸型邻苯二甲酸型 1006575%引发剂引发剂PhCO3Bu-t 1PhCO3Bu-t 1 PhCO3Bu-t 1低收缩剂低收缩剂热塑性聚合物热塑性聚合物0-10-热塑性聚合物热塑性聚合物25-40填料填料CaCO3 70-120BaSO4 60-80CaCO3 120-180内脱膜剂内脱膜剂硬脂酸铅硬脂酸铅 1-2硬脂酸铅硬脂酸铅 1-2硬脂酸铅硬脂酸铅 1-2增稠剂增稠剂MgO或或Ca(OH)2 1-2MgO或或Ca(OH)2 0.5-2MgO或或Ca(OH)2 1-2颜料颜料 2

21、-5-阻聚剂阻聚剂少量少量少量少量少量少量玻璃纤维玻璃纤维 2535%5.1 复合材料半成品制造工艺复合材料半成品制造工艺 5.1.1 热塑性塑料粒料热塑性塑料粒料 5.1.2 热固性模塑料热固性模塑料 5.1.3 连续纤维预浸料连续纤维预浸料 5.1.4 增强热塑性塑料片材增强热塑性塑料片材模塑粉模塑粉短纤维增强热固性模塑料短纤维增强热固性模塑料片状模塑料（片状模塑料（SMC）5.1.3 连续纤维预浸料的制造连续纤维预浸料的制造 溶液浸渍法溶液浸渍法（如图如图）：）： 生产工艺：各组分溶解到溶剂生产工艺：各组分溶解到溶剂+ +纤维纤维烘干（除溶剂）烘干（除溶剂）按需切按需切割割 热熔浸渍法和

22、胶膜辗压法热熔浸渍法和胶膜辗压法 熔融法：熔融法： 熔融树脂熔融树脂( (加隔离纸加隔离纸)涂于纤维上涂于纤维上纤维另一面附一层隔离纸纤维另一面附一层隔离纸压压实辊实辊收卷。收卷。 胶膜法：与熔融法类似，差别在于树脂是形成胶膜，而非熔融流出。胶膜法：与熔融法类似，差别在于树脂是形成胶膜，而非熔融流出。 粉末法制备预浸料粉末法制备预浸料 粉末静电法：在连续纤维表面沉积带电树脂粉末，用辐射加热方法使粉末静电法：在连续纤维表面沉积带电树脂粉末，用辐射加热方法使聚合物粉末永久的粘附在纤维上。聚合物粉末永久的粘附在纤维上。 粉末悬浮法：粉末悬浮法： 水悬法：水中悬浮的树脂颗粒粘附到连续运动的纤维上；水悬

23、法：水中悬浮的树脂颗粒粘附到连续运动的纤维上； 气悬浮：细度为气悬浮：细度为10102020m m聚合物颗粒在硫化床中悬浮。聚合物颗粒在硫化床中悬浮。 连续纤维预浸料的制造连续纤维预浸料的制造5.1 复合材料半成品制造工艺复合材料半成品制造工艺 5.1.1 热塑性塑料粒料热塑性塑料粒料 5.1.2 热固性模塑料热固性模塑料 5.1.3 连续纤维预浸料连续纤维预浸料 5.1.4 增强热塑性塑料片材增强热塑性塑料片材模塑粉模塑粉短纤维增强热固性模塑料短纤维增强热固性模塑料片状模塑料（片状模塑料（SMC）增强热塑性塑料片材（增强热塑性塑料片材（RTPS） 与热固性复合材料相比，热塑性复合材料以其良好

24、韧性、与热固性复合材料相比，热塑性复合材料以其良好韧性、快速成型和可回收利用的优势倍受重视。将增强材料和热塑快速成型和可回收利用的优势倍受重视。将增强材料和热塑性树脂预先制成半成品板材，再将它剪裁成坯料，模压或冲性树脂预先制成半成品板材，再将它剪裁成坯料，模压或冲压成各种制品。这种半成品称为增强热塑性塑料片材压成各种制品。这种半成品称为增强热塑性塑料片材(Reinforced Thermoplastics Sheet, RTPS)。 最常见的是玻璃纤维毡增强热塑性塑料最常见的是玻璃纤维毡增强热塑性塑料 (Glass Mat Reinforced Thermoplastics )，即，即 GMT

25、，约占，约占RTPS的的90%。GMT及其特点及其特点p GMT 概念概念 利用连续或短切玻璃纤维针刺毡和热塑性树脂（如聚丙烯）复合而成利用连续或短切玻璃纤维针刺毡和热塑性树脂（如聚丙烯）复合而成的一种高强、质轻增强热塑性复合材料。的一种高强、质轻增强热塑性复合材料。 可回收利用，节能、环保。可回收利用，节能、环保。p GMT 特点特点 与金属板材比，质轻、耐腐蚀、隔热、隔音、绝缘性好。与金属板材比，质轻、耐腐蚀、隔热、隔音、绝缘性好。 与与SMC比，储存期长、成型周期短、回收利用、无污染、冲击韧性高。比，储存期长、成型周期短、回收利用、无污染、冲击韧性高。 与短纤维增强热塑性复合材料比，与短

26、纤维增强热塑性复合材料比，GMT强度高，刚性好，抗蠕变性能强度高，刚性好，抗蠕变性能好，使用寿命长，制品尺寸稳定性好。好，使用寿命长，制品尺寸稳定性好。RTPS的制造方法的制造方法 悬浮沉积工艺悬浮沉积工艺 将玻璃纤维、热塑性树脂粉末、悬浮助剂和水一起搅拌形成均匀将玻璃纤维、热塑性树脂粉末、悬浮助剂和水一起搅拌形成均匀悬浮液，通过流浆箱、成形网，滤出水后形成湿片，再经干燥、粘结、悬浮液，通过流浆箱、成形网，滤出水后形成湿片，再经干燥、粘结、压轧成为增强热塑片材。压轧成为增强热塑片材。 流态化床法流态化床法 先将粉末树脂放入孔床中，再通入空气使粉末树脂流态化。然后先将粉末树脂放入孔床中，再通入空

27、气使粉末树脂流态化。然后使分散的纤维从容器中通过，于是玻纤周围附着粉末树脂。附着树脂使分散的纤维从容器中通过，于是玻纤周围附着粉末树脂。附着树脂的玻纤通过切断器被切成定长，降落在输送网带上，通过热轧区和冷的玻纤通过切断器被切成定长，降落在输送网带上，通过热轧区和冷却区后制成增强热塑性片材。却区后制成增强热塑性片材。 熔融浸渍工艺熔融浸渍工艺 静电吸附法静电吸附法熔融浸渍工艺制造熔融浸渍工艺制造GMT简图简图PPPPPP热固结热固结玻纤毡玻纤毡玻纤毡玻纤毡静电吸附法制造静电吸附法制造RTPS简图简图热轧区热轧区冷却区冷却区吸附玻纤薄膜卷材热塑性树脂薄膜热塑性树脂薄膜1.静电磨擦辊；静电磨擦辊；2

28、.玻璃纤维；玻璃纤维；3.静电发生器静电发生器1112223GMT产品及应用产品及应用 南京原丝无纺毡复合片材有限公司南京原丝无纺毡复合片材有限公司(http:/)5.2 复合材料制品成型工艺复合材料制品成型工艺 5.2.1 手糊工艺 5.2.2 模压成型工艺 5.2.3 RTM成型工艺 5.2.4 喷射成型工艺 5.2.5 连续缠绕成型工艺 5.2.6 拉挤成型工艺 5.2.7 挤出成型工艺 5.2.8 RRIM成型工艺手糊成型工艺手糊成型工艺流程流程制品固化检验增强材料准备手 糊 成 型脱 膜模具准备后处理树脂胶液配制涂脱膜剂手糊成型工艺手糊成型工艺生产准备生产准备 场地场地 要求清洁、干

29、燥、通风良好，空气温度保持在1535之间， 后加工整修段，要有抽风除尘和喷水装置。 模具准备模具准备 清理、组装、涂脱模剂等。 树脂胶液配制树脂胶液配制 防止胶液中混入气泡； 配胶量不能过多，每次配量要保证在树脂凝胶前用完。 增强材料准备增强材料准备 按设计要求选择增强材料的种类和规格。 手糊成型工艺手糊成型工艺糊制与固化糊制与固化 铺层糊制铺层糊制 干法铺层： 先将预浸料裁剪成坯料，加热软化，一层一层紧贴在模具上，排除层 间气泡。此法多用于热压罐和袋压成型。湿法铺层： 直接在模具上将增强材料浸胶，一层一层紧贴在模具上，消除气泡。一般手糊工艺多用此法铺层。 手糊工具手糊工具 有羊毛辊、猪鬃辊、

30、螺旋辊及电锯、电钻、打磨抛光机等。 固化固化（硬化和熟化） 硬化：从凝胶到硬化一般要24h，固化度达50%70%，可以脱模。 熟化：室温下固化12周才能使制品具有力学强度，固化度达85%以上。加热可促进熟化过程，聚酯玻璃钢，80 加热3 h。手糊成型工艺手糊成型工艺脱模和修整脱模和修整 脱模脱模 顶出脱模顶出脱模 在模具上预埋顶出装置，脱模时转动螺杆，将制品顶出。压力脱模压力脱模 模具上留有压缩空气或水入口，脱模时将压缩空气或水（0.2MPa）压入模具和制品之间，同时用木锤和橡胶锤敲打，使 制品和模具分离。大型制品脱模大型制品脱模 借助千斤顶、吊车和硬木楔等工具。复杂制品脱模复杂制品脱模 在模

31、具上糊制二三层玻璃钢，待其固化后从模具上剥离，然后再放在模具上继续糊制到设计厚度，固化后很容易脱下来。 修整修整尺寸修整尺寸修整 成型后的制品，按设计尺寸切去多余部分；缺陷修补缺陷修补 包括穿孔修补，气泡、裂缝修补，破孔补强等。 手糊成型工艺特点手糊成型工艺特点p 优点 适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产。 设备简单、投资少、设备折旧费低。 工艺简便。 易于满足产品设计要求，可在产品不同部位任意增补增强材料。 制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。p 缺点 生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差。 产品质量不易控制，性能稳定性不高。 产品力学性能较低。5.2.2 模压成型工艺流程模压成型工艺流程模

32、具预热模具预热称模压料称模压料预热和预热和预成型预成型涂脱膜剂涂脱膜剂装膜装膜压制压制脱膜脱膜辅助加工辅助加工后处理后处理检验检验成品成品压制前准备压制前准备压制压制 温度和压力是温度和压力是压制阶段压制阶段的关键控制参数，视制品厚度、物料稠度的关键控制参数，视制品厚度、物料稠度和结构复杂程度等因素，和结构复杂程度等因素，SMC模塑料的成型温度在模塑料的成型温度在120170 oC，压，压力力1.521.0 MPa。模压成型工艺特点模压成型工艺特点将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型。将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型。 主要优点：主要优点：

33、生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；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；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；批量生产，价格相对低廉。能一次成型结构复杂的制品；批量生产，价格相对低廉。 不足之处：不足之处： 模具制造复杂，投资较大，适合于批量生产中小型复合材料制品。模具制造复杂，投资较大，适合于批量生产中小型复合材料制品。 随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进，随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相

34、对降低，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部使模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。件、浴盆、整体卫生间组件等。5.2.3 RTM成型工艺成型工艺 树脂传递模塑成型简称树脂传递模塑成型简称RTMRTM（Resin Transfer MoldingResin Transfer Molding），是手糊成），是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术。型工艺改进的一种闭模成型技术。 RTMRTM成型技术的特点成型技术的特点 制造两面光洁制品；制造两面光洁制品； 成型效率高

35、，适合生产中等规模的玻璃钢产品；成型效率高，适合生产中等规模的玻璃钢产品； RTMRTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康； 增强材料任意方向铺放，容易实现按制品受力状况铺放增强材料；增强材料任意方向铺放，容易实现按制品受力状况铺放增强材料； 原材料及能耗少；建厂投资少，上马快。原材料及能耗少；建厂投资少，上马快。 RTMRTM技术适用范围技术适用范围 广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域：广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域： 汽车壳体及部件、螺旋浆、风力发电机叶片（汽车壳体及部件、螺旋浆、风力发电机叶片（8.5m8.5

36、m长）、长）、 天线罩、机器罩、游泳池板、电话亭、电线杆、小型游艇等。天线罩、机器罩、游泳池板、电话亭、电线杆、小型游艇等。5.2.4 喷射成型工艺喷射成型工艺将混有引发剂和促进剂的树酯分别从喷枪外围喷出，同时将切断的玻纤将混有引发剂和促进剂的树酯分别从喷枪外围喷出，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，沉积到模具上，当沉积粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化成型。到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化成型。 优点优点用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本；用玻纤粗纱代替织物，可

37、降低材料成本；生产效率比手糊的高生产效率比手糊的高2 24 4倍；倍；整体性好、无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，耐腐蚀、渗漏；整体性好、无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，耐腐蚀、渗漏；产品尺寸、形状不受限制。产品尺寸、形状不受限制。 缺点缺点树脂含量高，制品强度低；树脂含量高，制品强度低；产品只能做到单面光滑；产品只能做到单面光滑；污染环境，有害工人健康。污染环境，有害工人健康。5.2.5 连续缠绕成型工艺连续缠绕成型工艺 缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制

38、品。一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。 分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。 干法缠绕干法缠绕 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流态后缠绕到芯模上。化至粘流态后缠绕到芯模上。 预浸纱、带专业生产，严格控制树脂含量（预浸纱、带专业生产，严格控制树脂含量（2%2%以内）、预浸纱质量；以内）、预浸纱质量； 能够准确地控制产品质量；能够准确地控制产品质量； 生产效率高，缠绕速度可达生产效率高，缠绕速度可达100100200 m/min200 m/mi

39、n； 缠绕机清洁，劳动卫生条件好。缠绕机清洁，劳动卫生条件好。 缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，投资较大；缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，投资较大； 制品的层间剪切强度较低。制品的层间剪切强度较低。连续缠绕成型工艺连续缠绕成型工艺 湿法缠绕湿法缠绕 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。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。 成本比干法缠绕低成本比干法缠绕低40%40%； 产品气密性好，因缠绕张力使多余树脂胶液将气泡挤出，填满空隙；产品气密性好，因缠绕张力使多余树脂胶液将气泡挤出，填满空隙； 纤维排列平行度好；纤维排列平行度好； 纤维上的树脂胶液

40、，可减少纤维磨损；纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损； 生产效率高（达生产效率高（达200 m/min200 m/min）。）。 树脂浪费大，操作环境差；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。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 半干法缠绕是纤维浸胶后，在缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设半干法缠绕是纤维浸胶后，在缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去。备，将浸胶纱中的溶剂除去。连续缠绕成型工艺流程连续缠绕成型工艺流程胶液配制胶液配制芯膜制造芯膜制造纵、环纵、环向缠绕向缠绕胶纱纱锭胶纱纱锭纱团纱团浸胶

41、浸胶烘干烘干张力控制张力控制固化固化加热粘流加热粘流纵、环向缠绕纵、环向缠绕络纱络纱集束集束张力控制张力控制脱膜脱膜打磨、喷漆打磨、喷漆成品成品湿法缠绕湿法缠绕干法缠绕干法缠绕连续缠绕成型工艺优、缺点连续缠绕成型工艺优、缺点 纤维缠绕成型的优点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，能充分发挥纤维的强度；能够按产品的受力状况设计缠绕规律，能充分发挥纤维的强度；比强度高：同等条件纤维缠绕压力容器比钢质容器重量减轻比强度高：同等条件纤维缠绕压力容器比钢质容器重量减轻404060%60%；可靠性高：纤维缠绕制品易实现自动化生产，产品质量稳定，精确；可靠性高：纤维缠绕制品易实现自动化生产

42、，产品质量稳定，精确；生产效率高：自动化生产，操作工人少，缠绕速度快（生产效率高：自动化生产，操作工人少，缠绕速度快（200 m/min200 m/min）；）；成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（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。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的缺点 缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品；缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品；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缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟

43、练的技术工 人，需要的投资大，技术要求高，只有大批量生产时才能降低成本，人，需要的投资大，技术要求高，只有大批量生产时才能降低成本， 才能获得较好的技术经济效益。才能获得较好的技术经济效益。 5.2.6 拉挤成型工艺拉挤成型工艺 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，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，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。 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

44、、方形）和空腹型材（门窗、叶片）等。形、槽形、方形）和空腹型材（门窗、叶片）等。p 优点优点生产过程完全实现自动化控制，生产效率高；生产过程完全实现自动化控制，生产效率高；纤维含量可高达纤维含量可高达80%80%，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；制品纵、横向强度可调整，可满足不同力学性能制品的使用要求；制品纵、横向强度可调整，可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，故省工，省料，省能耗；生产过程中无边角废料，产品不需后加工，故省工，省料，省能耗；制品质量稳定，重复性好，长度可任意切断。制品质量稳定，重复性好，长度可任

45、意切断。p 缺点缺点产品形状单调，只能生产线形型材，且横向强度不高。产品形状单调，只能生产线形型材，且横向强度不高。 5.2.7 挤出成型工艺挤出成型工艺 挤出成型是挤出成型是热塑性复合材料制品热塑性复合材料制品生产中应用较广的工艺生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产过程连续，生产效率高，设备简之一。其主要特点是生产过程连续，生产效率高，设备简单，技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、单，技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。增强塑料管、玻纤增强门窗异型板及异型断面型等产品。增强塑料管、玻纤增强门窗异型断面型材，在我国有很大市场。断面型材，在我国

46、有很大市场。其中其中FRTP管的挤出工艺流程如图管的挤出工艺流程如图5-16（教材（教材P117）5.2.8 RRIM 成型工艺成型工艺 反应注射成型反应注射成型 RIM (Reaction Injection Moulding ) 由低粘度高活性的原料由低粘度高活性的原料 ，经过高压碰撞混合，在模腔中发生聚合反应，经过高压碰撞混合，在模腔中发生聚合反应，直接固化成型为塑件的特殊注射成型方法。因热固性树脂液态单体的直接固化成型为塑件的特殊注射成型方法。因热固性树脂液态单体的聚合、聚合物的造型、定型在一个流程中完成聚合、聚合物的造型、定型在一个流程中完成 ，也称为，也称为 “ 一步法一步法 ”注

47、射技术注射技术 优势优势 成型工艺过程简化；成型工艺过程简化； 液态物粘度低，充模压力和锁模压力都很低，能源消耗低；液态物粘度低，充模压力和锁模压力都很低，能源消耗低； 塑件的性能可从硬性体到类似橡胶状的弹性制品；塑件的性能可从硬性体到类似橡胶状的弹性制品； 模具的再现性高，可清晰地呈现木纹和皮革纹等；模具的再现性高，可清晰地呈现木纹和皮革纹等； 塑件密度小，却具有很高的力学强度；塑件密度小，却具有很高的力学强度； 塑件有整体性表层结构，耐腐蚀，且可以着色；塑件有整体性表层结构，耐腐蚀，且可以着色； 适合成型大面积、薄壁和形状复杂的注射制适合成型大面积、薄壁和形状复杂的注射制 品，表面无熔接缝

48、品，表面无熔接缝 ； 成型设备和摸具的造价低成型设备和摸具的造价低增强反应注射成型（增强反应注射成型（RRIM）工艺）工艺 是利用高压冲击来混合两种物料及短纤维增强材料，并将是利用高压冲击来混合两种物料及短纤维增强材料，并将其注射到模腔内，经快速固化反应形成制品的一种成型方其注射到模腔内，经快速固化反应形成制品的一种成型方法。法。混玻璃纤维的多元醇浆料通过管路经高压量筒送入混合头的一端；混有玻璃纤维的异氰酸混玻璃纤维的多元醇浆料通过管路经高压量筒送入混合头的一端；混有玻璃纤维的异氰酸酯浆料经过另一管路和高压量筒注入混合头的另一端。混合头关锁时两种组分相互不接触，分别在酯浆料经过另一管路和高压量

49、筒注入混合头的另一端。混合头关锁时两种组分相互不接触，分别在各自管路中循环。混合头一经开启，两种浆料各自通过一狭小喷嘴，以高速和高湍流度的射流状喷各自管路中循环。混合头一经开启，两种浆料各自通过一狭小喷嘴，以高速和高湍流度的射流状喷出，同时发生碰撞接触、均匀混合，并在瞬间注人模腔中。即两种浆料碰撞混合后立即发生聚合反出，同时发生碰撞接触、均匀混合，并在瞬间注人模腔中。即两种浆料碰撞混合后立即发生聚合反应，约在应，约在28 s内充满模腔，内充满模腔， 完成制品的注塑（包括注射、聚合、脱模及模具准备在内的整个生产完成制品的注塑（包括注射、聚合、脱模及模具准备在内的整个生产周期约需要周期约需要2mi

50、n，其中模具准备时间占一半以上），其中模具准备时间占一半以上）5.3 复合材料夹层结构制品成型工艺复合材料夹层结构制品成型工艺5.3.2 蜂窝夹层结构制品成型工艺蜂窝夹层结构制品成型工艺5.3.3 泡沫塑料夹层结构制品成型工艺泡沫塑料夹层结构制品成型工艺5.3.1 制品结构及性能特点制品结构及性能特点5.3.1 制品结构及性能特点制品结构及性能特点 夹层结构：高强度面板和轻质夹芯组成的一种结构形式夹层结构：高强度面板和轻质夹芯组成的一种结构形式 夹层结构（按夹芯形式）：蜂窝夹层、泡沫塑料夹层夹层结构（按夹芯形式）：蜂窝夹层、泡沫塑料夹层 面板：金属或非金属及其任意复合面板：金属或非金属及其任意