第五章-聚合物基复合材料课件.ppt

1、聚合物基复合材料：聚合物基复合材料：以聚合物为基体的复合材料。以聚合物为基体的复合材料。复合材料中研究最早、发展最快的一类复合复合材料中研究最早、发展最快的一类复合材料。在现代复合材料领域中占有重要的地位，材料。在现代复合材料领域中占有重要的地位，在国民经济建设中发挥了越来越重要的作用。在国民经济建设中发挥了越来越重要的作用。分类分类复合材料复合材料增强纤维种类增强纤维种类玻璃纤维增强型玻璃纤维增强型碳纤维增强型碳纤维增强型芳纶纤维增强型芳纶纤维增强型基体材料性能基体材料性能通用型通用型耐化学介质腐蚀型耐化学介质腐蚀型耐高温型耐高温型复合材料成型复合材料成型固化方式固化方式常温常压固化成型常温

2、常压固化成型高温加压固化成型高温加压固化成型阻燃型阻燃型聚合物基体的聚合物基体的结构形式结构形式热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料5.1.1 热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料玻璃钢（也称玻璃纤维增强塑料，国际公认的缩写玻璃钢（也称玻璃纤维增强塑料，国际公认的缩写符号为符号为GFRPGFRP或或FRPFRP），用玻璃纤维或其织物以增强），用玻璃纤维或其织物以增强合成树脂，用涂布、注塑、挤塑、层压等方法加工合成树脂，用涂布、注塑、挤塑、层压等方法加工成形的制品。玻璃钢材料具有成形的制品。玻璃钢材料具有重量轻重量轻，比强度高比强度高，耐腐蚀耐腐蚀

3、，电绝缘性能好电绝缘性能好，传热慢传热慢，热绝缘性好热绝缘性好，耐耐瞬时超高温性能好瞬时超高温性能好，以及容，以及容易着色易着色，能，能透过电磁波透过电磁波等特性。等特性。可设计性可设计性 可以根据不同的使用环境及特殊的可以根据不同的使用环境及特殊的性能要求，选择适宜的原材料品种生产满足各种性能要求，选择适宜的原材料品种生产满足各种不同用途性能要求的产品。不同用途性能要求的产品。一次成型性一次成型性 只要根据产品的设计，选择合适只要根据产品的设计，选择合适的原材料铺设方法和排列程序，就可以将玻璃钢的原材料铺设方法和排列程序，就可以将玻璃钢材料和结构一次性地完成，避免了金属材料通常材料和结构一次

4、性地完成，避免了金属材料通常所需要的二次加工。所需要的二次加工。节能型材料节能型材料 若采用手工糊制的方法，其成型若采用手工糊制的方法，其成型时的温度一般在室温下，或者在时的温度一般在室温下，或者在100100以下进行，以下进行，因此它的成型制作能耗很低。即使采用机械成型，因此它的成型制作能耗很低。即使采用机械成型，其成型温度远低于金属材料，因此其成型能耗可其成型温度远低于金属材料，因此其成型能耗可以大幅度降低。以大幅度降低。机械强度高机械强度高 环氧树脂的粘结力强，使其有较环氧树脂的粘结力强，使其有较高的界面剪切强度，高的界面剪切强度，尺寸稳定性好尺寸稳定性好 固化时无小分子逸出，因此收缩固

5、化时无小分子逸出，因此收缩率只有率只有1%2%。无鼓泡现象无鼓泡现象 虽然反应过程中易产生气泡，但虽然反应过程中易产生气泡，但是由于添加剂少，不易鼓泡。是由于添加剂少，不易鼓泡。不易加工不易加工 粘度大，不易加工，成型需要加粘度大，不易加工，成型需要加热热耐热性好耐热性好 可以再可以再200200摄氏度下长期使用，也可摄氏度下长期使用，也可在在10001000度以下短期使用。度以下短期使用。耐烧蚀耐烧蚀 耐电弧性好耐电弧性好 机械强度低机械强度低 脆性大脆性大尺寸不稳定尺寸不稳定 收缩率大收缩率大加工性好加工性好 交联剂的加入使粘度降低，交联剂的加入使粘度降低，可以适合各种方法加工，也可生产大

6、构件可以适合各种方法加工，也可生产大构件透光性好透光性好 透光率达到透光率达到60%80%60%80%价格便宜价格便宜收缩率大收缩率大 可达到可达到4%8%4%8%耐酸碱性能差耐酸碱性能差5.1.2 热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料聚乙烯聚乙烯CH2CH2nCH2CHCH3nCH2CHnCH2CHCl聚苯乙烯聚苯乙烯聚丙烯聚丙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物，具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物，受热软化受热软化(或熔化或熔化)，冷却变硬，这个过程可反复进行。，冷却变硬，这个过程可反复进行。聚碳酸酯聚碳酸酯CH2OnCH2CH2HOOCOCOOnOC

7、HCH3CH3OCOn聚甲醛聚甲醛聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯CH2CH2HOOHHOCOCOHO+聚合物基复合材料的制造把复合材料的制聚合物基复合材料的制造把复合材料的制造和产品的制造融合为一体。造和产品的制造融合为一体。根据增强体和基体材料种类的不同，需要根据增强体和基体材料种类的不同，需要应用不同的制造工艺和方法。应用不同的制造工艺和方法。根据基体材料不同分类：根据基体材料不同分类：热固性树脂复合材料的制造方法热固性树脂复合材料的制造方法：手糊成型：手糊成型法、喷射成型法、模压成型法、注射成型法、法、喷射成型法、模压成型法、注射成型法、RTM成型法成型法(注射成型法注射成型法

8、)等。等。热塑性复合材料的制造方法：模压成型法、热塑性复合材料的制造方法：模压成型法、注射成型法、注射成型法、RTM成型法、真空热压成型法、成型法、真空热压成型法、缠绕成型法等。缠绕成型法等。模具模具准备准备树脂胶树脂胶液配制液配制增强材增强材料准备料准备涂涂脱模剂脱模剂手糊成型手糊成型固化固化脱模脱模后处理后处理检验检验制品制品手糊成型工艺流程手糊成型工艺流程纤维增强材料和树纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺脂胶液在模具上铺覆成型，室温覆成型，室温(或加或加热热)、无压、无压(或低压或低压)条件下固化，脱模条件下固化，脱模成制品的工艺方法。成制品的工艺方法。待浸树脂的待浸树脂的增强材料增强材料

9、压实辊压实辊树脂树脂可选用胶衣可选用胶衣手糊成型示意图手糊成型示意图 胶衣是赋予复合材料制品表胶衣是赋予复合材料制品表面的一层美观、耐化学品侵面的一层美观、耐化学品侵蚀、耐擦伤和耐老化等的对蚀、耐擦伤和耐老化等的对其起到保护作用的表面涂层。其起到保护作用的表面涂层。(1)不受尺寸、形状的限制，适宜尺寸大、批量小、不受尺寸、形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；形状复杂产品的生产；(2)设备简单、投资少、设备折旧费低，成本低；设备简单、投资少、设备折旧费低，成本低；(3)工艺简单；工艺简单；(4)可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求

10、；求；(5)产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。(1)生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；件差；(2)产品质量不易控制，性能稳定性差；产品质量不易控制，性能稳定性差；(3)产品力学性能较低。产品力学性能较低。为为改进改进手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺，是手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺，是手糊工艺的变形手糊工艺的变形。工艺流程工艺流程玻璃纤维无捻粗纱玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂聚酯树脂引发剂引发剂促进剂促进剂加热加热静态混合静态混合切割切割喷枪喷枪喷射喷射成型成型模具模具辊压辊压固化固化脱模脱模将混有引发剂和促进剂的不

11、饱和聚酯树脂从喷枪喷将混有引发剂和促进剂的不饱和聚酯树脂从喷枪喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。待沉枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品。实并除去气泡，最后固化成制品。(1)生产效率比手糊法提高生产效率比手糊法提高24倍；倍；(2)利用粗纱代替织物，降低了材料成本；利用粗纱代替织物，降低了材料成本；(3)成型过程中无接缝，制品的整体性好；成型过程中无接缝，制品的整体性好；(4)

12、减少了飞边、裁屑和剩余胶液的损耗；减少了飞边、裁屑和剩余胶液的损耗；(5)可自由调节产品壁厚、纤维与树脂的比可自由调节产品壁厚、纤维与树脂的比例及纤维的长度。例及纤维的长度。(1)产品的均匀程度在很大程度上取决于操产品的均匀程度在很大程度上取决于操作工人的熟练程度；作工人的熟练程度；(2)树脂含量高，增强纤维短，制品的强度树脂含量高，增强纤维短，制品的强度较低，耐温性能差；较低，耐温性能差；(3)因过量喷涂而造成原材料损耗大；因过量喷涂而造成原材料损耗大；(4)阴模成型比阳模成型难度大，小型制品阴模成型比阳模成型难度大，小型制品比大型制品难度大；比大型制品难度大；(5)现场粉尘大，工作环境恶劣

13、；现场粉尘大，工作环境恶劣；(6)初期投资比手糊成型大。初期投资比手糊成型大。定义定义 将一定量的模压料放入金属将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。下，固化成型制品的方法。加热加压的作用加热加压的作用 使模压料塑化、流动，充满使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应。空腔，并使树脂发生固化反应。有较高的生产效率，适于大批量生产，制品有较高的生产效率，适于大批量生产，制品尺寸精确，表面光洁，可以有两个精制表面，尺寸精确，表面光洁，可以有两个精制表面，价格低廉，容易实现机械化和自动化，多数结价格低廉，容易实现机械化和自动

14、化，多数结构复杂的制品可一次成型，无需有损于制品性构复杂的制品可一次成型，无需有损于制品性能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复性好。能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复性好。压模的设计与制造较复杂，初次压模的设计与制造较复杂，初次投资较高，制品尺寸受设备限制，一投资较高，制品尺寸受设备限制，一般只适于制备中、小型玻璃钢制品。般只适于制备中、小型玻璃钢制品。SMC(片状模塑料，片状模塑料，Sheet Molding Compound)的特点的特点 SMC基本组成：不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、基本组成：不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合交联剂、低收缩

15、添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜(聚乙烯聚乙烯或聚丙烯薄膜或聚丙烯薄膜)形成的片状模压成型材料。形成的片状模压成型材料。使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。增稠剂增稠剂 SMC在压制成型、贮存、运输在压制成型、贮存、运输过程中均需要有较高的粘度过程中均需要有较高的粘度(制备制备SMC时要求粘度低，浸渍纤维时要求粘度低，浸渍纤维)，粘，粘度的提高通过增稠剂实现。度的提高通过增稠剂实现。通过增稠剂控制通过增稠剂控制SMC从生产到从生产到使用全过程的粘度

16、变化。使用全过程的粘度变化。常用的增稠剂：常用的增稠剂：IIA族金属氧化物或氢氧化物：族金属氧化物或氢氧化物：MgO、Mg(OH)2、CaO、Ca(OH)2 MgO增稠的效果，与增稠的效果，与MgO活性和活性和加入量有很大的关系。加入量有很大的关系。应用较广的增稠剂应用较广的增稠剂特点：增稠速度快，短时特点：增稠速度快，短时间内能达到最高粘度。间内能达到最高粘度。MgO用量对不饱用量对不饱和聚酯增稠特性和聚酯增稠特性的影响的影响时间（时间（min）60 120 180 粘度（粘度（Pa.S）10310210 1.0 MgO 10份份 5份份 2份份 1份份 增稠机理增稠机理 两个阶段两个阶段第

17、一阶段第一阶段金属氧化物或氢氧化物与聚酯端基金属氧化物或氢氧化物与聚酯端基COOH进行酸碱反应，生成碱式盐。进行酸碱反应，生成碱式盐。COOH+MOCOOMOHCOOH+M(OH)2COOMOH+H2O碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加MgO和和MgOH的碱式盐不进行此脱水反应，的碱式盐不进行此脱水反应，CaO和和CaOH碱式盐可继续进行此脱水反应。碱式盐可继续进行此脱水反应。COOMOH+CHOOCOOMOCOCOOMOH+CHOMOOCOOMOMOCO 碱式盐与聚酯分子中的酯碱式盐与聚酯分子中的酯基基(氧原子氧原子)以配位键形成

18、络合物以配位键形成络合物第二阶段第二阶段镁盐的络合反应镁盐的络合反应Ca盐的络合反应盐的络合反应 聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。SMC生产工艺生产工艺 SMC生产工艺流程生产工艺流程树脂糊制备树脂糊制备树脂树脂固化剂固化剂增稠剂增稠剂其它其它低收缩添加剂低收缩添加剂薄膜薄膜粗纱粗纱切割切割沉降沉降浸渍浸渍收卷收卷稠化稠化包装包装填料填料SMC成型机成型机模压工艺模压工艺模具预热模具预热脱模剂涂刷脱模剂涂刷料的称量料的称量料预热料预热成预成型成预成型装模装模压制压制脱模脱模后处理后处理打底及辅打底及辅助加工助加工检验检验成品成品压制前准备压制前准备压

19、制压制模压成型工艺流程模压成型工艺流程 层压工艺：层压工艺：将浸有或涂有树脂的片材层叠，将浸有或涂有树脂的片材层叠，送入层压机，在加热加压条件下，固送入层压机，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。生产的机械化、自动化程度生产的机械化、自动化程度较高；产品质量稳定；但一次较高；产品质量稳定；但一次性投资较大，适合于批量生产。性投资较大，适合于批量生产。干法成型，先将纸、布、玻璃布等浸胶，干法成型，先将纸、布、玻璃布等浸胶，制成浸胶布制成浸胶布(纸纸)半制品，再经加温加压成型。半制品，再经加温加压成型。胶布制备工艺过程胶布制备工艺过程工艺流程工艺流程

20、 树脂树脂热处理或化学处理热处理或化学处理配胶配胶浸胶浸胶烘干烘干胶布中间贮存胶布中间贮存胶布带搭接胶布带搭接卷盘卷盘布带缠绕布带缠绕卷管卷管叠合叠合层压层压玻璃布玻璃布生产复合板材、管材以及生产复合板材、管材以及布带缠绕制品的半成品布带缠绕制品的半成品 玻璃布经化学玻璃布经化学处理或热处理后，处理或热处理后，浸渍树脂胶液，并浸渍树脂胶液，并控制胶含量。在一控制胶含量。在一定温度、时间条件定温度、时间条件下烘干，除去大部下烘干，除去大部分溶剂等挥发物并分溶剂等挥发物并使树脂有一定程度使树脂有一定程度的固化，即得需要的固化，即得需要的玻璃纤维胶布。的玻璃纤维胶布。层压成型工艺过程层压成型工艺过程

21、 预浸胶布制备、胶布裁剪、叠合、热压、预浸胶布制备、胶布裁剪、叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序冷却、脱模、加工、后处理等工序(1)下料下料将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。确定压机确定压机生产情况生产情况选料选料 为保证制品质量，在浸胶工为保证制品质量，在浸胶工序质量检验的基础上，再次检查序质量检验的基础上，再次检查胶布，将其含胶量严重不均、带胶布，将其含胶量严重不均、带有杂质、已经老化的挑出。有杂质、已经老化的挑出。根据生产任务、制根据生产任务、制品规格、压机生产能力，品规格、压机生产能力，合理预算搭配每一压机合理预算搭配每一压机的制品数量

22、、规格。的制品数量、规格。1）对多层层压板的每块板料，两表面各放）对多层层压板的每块板料，两表面各放23张面层张面层胶布胶布(面层胶布的含胶量及流动性比里层稍高，面层胶布的含胶量及流动性比里层稍高，能增能增加制品的防潮性和美观，加制品的防潮性和美观，并掺有内脱模剂并掺有内脱模剂);2）胶布的挥发分含量不宜过大，控制在）胶布的挥发分含量不宜过大，控制在16，否则否则应干燥处理应干燥处理;(2)配叠（排版或配布）配叠（排版或配布）配叠不当会产生层压配叠不当会产生层压板开裂、表面色泽不板开裂、表面色泽不均、翘曲、粘钢板等均、翘曲、粘钢板等 挥发分含量过高，高温成型时容易产生气泡，且挥发分含量过高，高

23、温成型时容易产生气泡，且挥发分过多易残留在制品中，对制品的电性能不利。挥发分过多易残留在制品中，对制品的电性能不利。挥发分含量太低，增加干燥时间，使浸胶机生产效率挥发分含量太低，增加干燥时间，使浸胶机生产效率降低，同时也易使胶布流动量过小，影响压制工艺。降低，同时也易使胶布流动量过小，影响压制工艺。胶布中可挥发的物质胶布中可挥发的物质占胶布总量的百分比占胶布总量的百分比3）临近面层的）临近面层的1020层胶布，应选用平整无破损的胶层胶布，应选用平整无破损的胶布，更不能搭接。中间部分使用不合格胶布的量也布，更不能搭接。中间部分使用不合格胶布的量也不得超过不得超过10;4）下料量）下料量 薄板按张

24、数下料法薄板按张数下料法实验法确定实验法确定;厚板按重量下料法厚板按重量下料法计算法确定。计算法确定。按张数下料时，最后产品按张数下料时，最后产品的厚度随半成品胶布的变的厚度随半成品胶布的变化尺寸稳定性较差。化尺寸稳定性较差。(3)组合组合 叠合体顺序：叠合体顺序：铁板铁板(较厚较厚)衬纸衬纸单面钢板单面钢板板料板料双面钢板双面钢板板板料料双面钢板双面钢板板料板料单面钢板单面钢板衬纸衬纸铁板铁板 厚、薄板一起压制时，应将薄板排放在两侧，厚厚、薄板一起压制时，应将薄板排放在两侧，厚板排放在中间，这样对产品质量有利。板排放在中间，这样对产品质量有利。对于厚对于厚20mm以上的板材应单独压制以上的板

25、材应单独压制夹放在叠合体两面，使板材受压、传夹放在叠合体两面，使板材受压、传热均匀；并起到传热、冷却的缓冲作热均匀；并起到传热、冷却的缓冲作用，防止局部过热或过冷现象。用，防止局部过热或过冷现象。若厚板料放在叠合体两侧，薄板若厚板料放在叠合体两侧，薄板料放在中间。因两侧板材较厚，而料放在中间。因两侧板材较厚，而玻璃钢本身的导热系数又低，传热玻璃钢本身的导热系数又低，传热冷却的效果不好，内部热量不易散冷却的效果不好，内部热量不易散出，沿板面的垂直方向具有较大的出，沿板面的垂直方向具有较大的温差，故最终产品易产生内应力，温差，故最终产品易产生内应力，造成厚板的翅曲。造成厚板的翅曲。(4)进模进模

26、将搭配好的叠合体逐格将搭配好的叠合体逐格(或整或整体体)推入多层压机的加热板间，并推入多层压机的加热板间，并校对叠合体在热板间的位置，待校对叠合体在热板间的位置，待升温加压。升温加压。(5)热压热压两个阶段：两个阶段：1）预热、预压阶段）预热、预压阶段 2）热压阶段）热压阶段从加全压到热压结束从加全压到热压结束 使树脂熔化，除去挥发分，使树脂熔化，除去挥发分，使熔融树脂进一步浸渍玻璃布，使熔融树脂进一步浸渍玻璃布，并使树脂进入凝胶状态。并使树脂进入凝胶状态。为了更好地排除挥发分，使制品内外为了更好地排除挥发分，使制品内外受热均匀，升温不能过快。受热均匀，升温不能过快。胶布流动性差，挥发分低，流

27、胶不严胶布流动性差，挥发分低，流胶不严重，升温加压速度可稍快。重，升温加压速度可稍快。(6)冷却脱模冷却脱模热压结束，关闭热源，通冷却水，在保压状态下冷却热压结束，关闭热源，通冷却水，在保压状态下冷却 冷却时间根据板材厚度确定，一般冷却冷却时间根据板材厚度确定，一般冷却到到50以下，除去压力、脱模。板材取出温以下，除去压力、脱模。板材取出温度过高时，表面易起泡且易翘曲变形。度过高时，表面易起泡且易翘曲变形。(7)后处理后处理 在烘房内进行的处理程序，目的是使树脂进一步在烘房内进行的处理程序，目的是使树脂进一步固化。对不同的树脂后固化处理的温度、时间不同。固化。对不同的树脂后固化处理的温度、时间

28、不同。特别对后阶段固化慢的环氧酚醛板材，压制定特别对后阶段固化慢的环氧酚醛板材，压制定型后，需要在型后，需要在120130，处理，处理4875h，提高板材，提高板材的耐热性、机械强度及电性能。的耐热性、机械强度及电性能。缠绕工艺：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。模成为复合材料制品的工艺过程。决定产品形状的模具决定产品形状的模具绕线筒绕线筒张力控制器张力控制器预浸槽预浸槽小车小车吐丝嘴吐丝嘴芯模芯模缠绕工艺流程图缠绕工艺流程图浸胶浸胶胶纱纱锭胶纱纱锭张力

29、控制张力控制固化固化打模喷漆打模喷漆脱模脱模芯模制造芯模制造胶液配制胶液配制纱团纱团集束集束烘干烘干络纱络纱加热粘流加热粘流纵、环向缠绕纵、环向缠绕张力控制张力控制纵、环向缠绕纵、环向缠绕成品成品湿湿法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺干干法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺干法缠绕干法缠绕 将预浸纱带将预浸纱带(或预浸布或预浸布)，在缠绕，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。到芯模上的成型工艺过程。湿法缠绕湿法缠绕 将无捻粗纱将无捻粗纱(或布带或布带)经浸胶后直接缠绕经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。到芯模上的成型工艺过程。半干法缠绕半干法缠绕 将

30、无捻粗纱将无捻粗纱(或布带或布带)浸胶后，随即预烘浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。先将树脂和增强纤维制成粒料，先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再将粒料加入挤出机内，经塑然后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。化、挤出、冷却定型而成制品。1、能加工绝大多数热塑性复合材料、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材料；及部分热固性复合材料；2、生产过程连续，自动化程度高；、生产过程连续，自动化程度高；3、工艺易掌握及产品质量稳定等。、工艺易掌握及产品质量稳定等。只能生产线型制品只能生产线型制品 注射成型注射成型适用适用于

31、于热塑性热塑性和和热固性热固性复合材料，以复合材料，以热热塑性塑性复合材料应用最广。复合材料应用最广。注射成型注射成型 将粒状或粉状的纤维将粒状或粉状的纤维树脂混合料从注射机的树脂混合料从注射机的料斗送入机筒内，加热熔化后由柱塞或螺杆加压，料斗送入机筒内，加热熔化后由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低的通过喷嘴注入温度降低的闭合模内闭合模内，经过冷却定型，经过冷却定型后，脱模得制品。后，脱模得制品。间歇式操作过程间歇式操作过程注射成型相对于模压成型的特点：注射成型相对于模压成型的特点：(1)成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。(3)闭模成型，能提高产品

32、精度，保证质量，闭模成型，能提高产品精度，保证质量，减少后加工工作量。减少后加工工作量。(4)可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内嵌件变形或位移。嵌件变形或位移。(5)生产效率高，成本低。生产效率高，成本低。注射成型的缺点：注射成型的缺点：(1)不适用于长纤维增强的产品，一不适用于长纤维增强的产品，一般纤维长度小于般纤维长度小于7mm(2)模具质量要求高模具质量要求高 注射过程中，物料在模内流动充注射过程中，物料在模内流动充模，玻璃纤维对模具磨损较大，模具模，玻璃纤维对模具磨损较大，模具必须采用硬度较高的合金钢材料或模必须采用硬度较高的合金钢材料或模

33、具表面经过硬化处理，故造价较贵。具表面经过硬化处理，故造价较贵。注射成型工艺原理注射成型工艺原理(1)FRTP注射成型原理注射成型原理 增强粒料在注射机的料筒内加热熔化至粘流态，增强粒料在注射机的料筒内加热熔化至粘流态，以高压迅速注入温度较低的闭合模内，经冷却使物料以高压迅速注入温度较低的闭合模内，经冷却使物料恢复玻璃态并保持模腔形状，然后开模取出制品。恢复玻璃态并保持模腔形状，然后开模取出制品。FRTP的注射成型过程主要产生物理变化的注射成型过程主要产生物理变化(2)FRP注射成型原理注射成型原理 FRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程 注射料

34、在加热过程中注射料在加热过程中温度升高，粘度下降，但随温度升高，粘度下降，但随着时间的延长，分子间的交着时间的延长，分子间的交联反应增加，粘度又会上升。联反应增加，粘度又会上升。实际加热过程应综合考虑两实际加热过程应综合考虑两种作用的影响。种作用的影响。热固性树脂纤维混合料加热热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系时粘度与时间变化关系加热时间加热时间粘度粘度AOB 预浸渍料加入料筒，适当加温加压，当物料运预浸渍料加入料筒，适当加温加压，当物料运动到喷嘴时，粘度应达到最低值，并被迅速注入模动到喷嘴时，粘度应达到最低值，并被迅速注入模腔。在热压作用下固化定型，然后开模取出制品。腔。在热压作用

35、下固化定型，然后开模取出制品。FRP注射成型过程：注射成型过程：FRTP和和FRP的注射成型特点对比的注射成型特点对比(1)FRTP可以反复加热塑化，物料可以反复加热塑化，物料的熔融和硬化完全是物理变化；的熔融和硬化完全是物理变化；FRP加热固化后不能再塑化，固化加热固化后不能再塑化，固化过程为不可逆反应。过程为不可逆反应。(2)FRTP受热时，物料由玻璃态变为熔受热时，物料由玻璃态变为熔融的粘流态，料筒温度要分段控制，其融的粘流态，料筒温度要分段控制，其塑化温度应高于粘流温度，但低于分解塑化温度应高于粘流温度，但低于分解温度；温度；FRP在料筒中加热时，树脂分子在料筒中加热时，树脂分子链发生

36、运动，物料熔融，但接着会发生链发生运动，物料熔融，但接着会发生化学反应、放热，加速化学反应过程。化学反应、放热，加速化学反应过程。因此，因此，FRP注射成型的温度控制要比注射成型的温度控制要比FRTP严格得多。严格得多。(3)FRTP注射成型注射成型时，料筒温度必须时，料筒温度必须高于模具温度，物高于模具温度，物料在模腔内冷却时料在模腔内冷却时会引起体积收缩，会引起体积收缩，故需要有相应的料故需要有相应的料垫传压补料，垫传压补料，FRP注注射成型时，料筒温射成型时，料筒温度低于模具温度，度低于模具温度，物料在模腔内发生物料在模腔内发生固化收缩的同时，固化收缩的同时，也发生热膨胀，因也发生热膨胀

37、，因此，充模后不需要此，充模后不需要补料。补料。作业：比较作业：比较FRTP和和FRP的注射成型各有哪些特点？的注射成型各有哪些特点？树脂传递模塑树脂传递模塑(Resin Transfer Molding,RTM)工艺过程：工艺过程：将热固性树脂及固化剂混合均匀后将热固性树脂及固化剂混合均匀后注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模制得制品的过程称模内，经固化、脱模制得制品的过程称为树脂传递模塑，简称为树脂传递模塑，简称(RTM)。RTM成型工艺特点成型工艺特点a.设备投资少，用小吨位压机能生产大型制品设备投资少，用小吨位压机能生产大型制品(相对模

38、压相对模压)。b.制品双面光滑，尺寸稳定，容易组合；制品双面光滑，尺寸稳定，容易组合；c.允许制品带有加强筋、镶嵌件和附着物，可设允许制品带有加强筋、镶嵌件和附着物，可设计性好，可局部加强，甚至生产泡沫夹层结构；计性好，可局部加强，甚至生产泡沫夹层结构；d.模具制作较方便模具制作较方便(相对模压相对模压)；e.对树脂和填料的适应性广；对树脂和填料的适应性广；f.生产周期短，劳动强度低，原材料损耗少；生产周期短，劳动强度低，原材料损耗少；g.产品后加工量少；产品后加工量少；h.环境污染小环境污染小(闭模，单体苯乙烯挥发少闭模，单体苯乙烯挥发少)。反应注射模塑反应注射模塑(RIM)与增强型反应注射

39、模塑与增强型反应注射模塑(RRIM)生产工艺生产工艺 反应注射模塑反应注射模塑(Reaction Injection Molding,RIM)利利用高压冲击，混合两种单体物料，工艺过程中既控制用高压冲击，混合两种单体物料，工艺过程中既控制物料的反应温度，又控制物料的注射率，是在模具内物料的反应温度，又控制物料的注射率，是在模具内直接成型制品的较先进的注射模塑工艺。直接成型制品的较先进的注射模塑工艺。RIM不含增不含增强材料与填料；强材料与填料；RRIM(Reinforced Reaction Injection Molding,RRIM)物料里含有增强材料或填料。物料里含有增强材料或填料。RI

40、M工艺特点工艺特点 a.生产设备费用低，投资少；生产设备费用低，投资少；b.设计自由；设计自由；c.模塑的压力低模塑的压力低(0.350.7MPa)，制品无模压应力；，制品无模压应力；d.制品里镶嵌件等工艺简便；制品里镶嵌件等工艺简便；e.模内物料流动性好；模内物料流动性好；f.加工的能耗低；加工的能耗低；g.可加工大型部件。可加工大型部件。RRIM工艺特点工艺特点 a.模具费用低，制品的生产成本低；模具费用低，制品的生产成本低；b.反应模塑时制品反应模塑时制品(在模内在模内)内部发热量小；内部发热量小；c.制品的收缩率低；制品的收缩率低；d.制品的表面性能好，表面硬度高；制品的表面性能好，表面硬度高；e.耐热性好；耐热性好；f.制品的尺寸稳定性好；制品的尺寸稳定性好；g.抗压强度高；抗压强度高；h.耐化学腐蚀性好。耐化学腐蚀性好。