拉挤树脂及其成型工艺介绍课件.ppt
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- 树脂 及其 成型 工艺 介绍 课件
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1、20132013年年5 5月月3131日日一、拉挤成型工艺简介一、拉挤成型工艺简介二、拉挤成型工艺的原理及设备二、拉挤成型工艺的原理及设备三、拉挤树脂的组成与选择三、拉挤树脂的组成与选择四、拉挤成型工艺参数四、拉挤成型工艺参数五、常见问题及解决方法五、常见问题及解决方法n拉挤不饱和聚酯树脂基材料成型工艺始于拉挤不饱和聚酯树脂基材料成型工艺始于1951年,首先在美国注册年,首先在美国注册并获得专利,并获得专利,20世纪世纪50年代末趋于成熟,年代末趋于成熟,60年代以后发展迅速,现年代以后发展迅速,现在已在日本、欧美等国家和地区得到广泛的应用。在已在日本、欧美等国家和地区得到广泛的应用。n国内对
2、拉挤成型工艺及设备的研究始于国内对拉挤成型工艺及设备的研究始于20世纪世纪70年代,年代,80年代主要年代主要以进口国外设备为主,进入以进口国外设备为主,进入90年代,我国拉挤不饱和聚酯树脂基复年代,我国拉挤不饱和聚酯树脂基复合材料产业开始迅速发展。合材料产业开始迅速发展。n世界各国的拉挤成型工艺正处于高速发展阶段,主要发展趋势为生世界各国的拉挤成型工艺正处于高速发展阶段,主要发展趋势为生产各种大型、复杂截面的厚壁制品。发展终点为新型海洋用复合材产各种大型、复杂截面的厚壁制品。发展终点为新型海洋用复合材料和电力传输等结构组件及高层建筑项目领域等。料和电力传输等结构组件及高层建筑项目领域等。n随
3、着先进设备的发展,以前被认为不可想象的工艺,如在线编制拉随着先进设备的发展,以前被认为不可想象的工艺,如在线编制拉挤成型、反应注射拉挤成型、曲面拉挤工艺和含填料的拉挤工艺等挤成型、反应注射拉挤成型、曲面拉挤工艺和含填料的拉挤工艺等新型工艺正在不断涌现。新型工艺正在不断涌现。n耐腐蚀领域耐腐蚀领域 主要用于化工设备、水处理设备、酿造设备、耐腐蚀储罐保护架、洗涤器组合构件、水族馆检查走廊、冷却塔支架、抽油杆和海上采油设备等。n电工领域电工领域 主要用于高压电缆保护管、电缆架、绝缘梯、绝缘杆、电杆、灯柱、变压器和电机的零部件等。n建筑领域建筑领域 主要用于门、窗结构用型材、桥梁、栏杆、帐篷支架和天花
4、板吊架等。拉挤桥面板拉挤桥面板n运输领域运输领域 主要用于卡车构架、冷藏车厢、汽车簧板、刹车片、行李架、保险杠、船舶甲板和电气火车轨道护板等。n体育器材领域体育器材领域 主要用于弓箭、鱼竿、帆船用操作杆、冲浪板构件、帆船张力构件、滑雪板、组合式游泳池侧壁板、雪船、平衡棒和高尔夫球杆等。n能源开发领域能源开发领域 主要用于太阳能收集器和风力发电机叶片支架等。n航空航天领域航空航天领域 宇宙飞船天线绝缘管和飞船用电机零部件。n拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的不饱和聚酯树脂表面毡无捻玻璃拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的不饱和聚酯树脂表面毡无捻玻璃纤维纱及其织物在外力牵引作用下通过一定断面形状的加热室使树
5、纤维纱及其织物在外力牵引作用下通过一定断面形状的加热室使树脂固化而制成的不饱和聚酯树脂基复合材料型材,整个拉挤成型工脂固化而制成的不饱和聚酯树脂基复合材料型材,整个拉挤成型工艺是连续的、不间断的进行。艺是连续的、不间断的进行。n特点:特点:自动化程度高,生产效率高;制品中纤维的含量一般在40-80%,机械强度高;可以生产截面形状复杂的制品,能与其他材料镶嵌成型;制品质量稳定,尺寸精准,表面光洁;原材料利用率高,在95%以上,生产成本低廉,具有市场竞争力。n拉挤成型工艺过程拉挤成型工艺过程上层毡无碱纱下层毡胶液配制浸 渍预成型加温固化牵引切 割钻 孔检验包装喷涂烘烤n 拉挤成型工艺设备原理拉挤成
6、型工艺设备原理n拉挤成型工艺包括立式拉挤工艺和卧式拉挤工艺,两种工艺的设备主拉挤成型工艺包括立式拉挤工艺和卧式拉挤工艺,两种工艺的设备主体基本相同,一般包括:纱架、浸胶槽、模具(包括预成型模和成型体基本相同,一般包括:纱架、浸胶槽、模具(包括预成型模和成型模)、牵引设备和切割装置等。模)、牵引设备和切割装置等。送纱装置送纱装置 送纱装置的作用是从纱架上的纱筒中引出无捻粗纱,然后送纱装置的作用是从纱架上的纱筒中引出无捻粗纱,然后 通过导纱通过导纱装置进入浸胶槽中浸渍树脂胶液。装置进入浸胶槽中浸渍树脂胶液。浸胶装置浸胶装置1、浸胶装置包括、浸胶装置包括5个部分:个部分:(1)树脂槽:)树脂槽:存放
7、树脂胶液(2)导向辊:)导向辊:将纤维无捻粗纱集束引入树脂槽(3)压)压 辊:辊:将纤维无捻粗纱置入树脂胶液中进行浸渍(4)分纱栅板:)分纱栅板:将浸渍树脂的纤维按铺层设计分开(5)挤胶辊:)挤胶辊:控制含胶量并排除气泡浸胶装置浸胶装置2、浸胶过程注意事项、浸胶过程注意事项(1)浸胶时间是确定浸胶槽长度的依据,一般浸胶时间为)浸胶时间是确定浸胶槽长度的依据,一般浸胶时间为15-20秒;秒;(2)浸胶槽的前后要呈一定的角度,防止纤维承受张力过大)浸胶槽的前后要呈一定的角度,防止纤维承受张力过大(3)树脂胶液在胶槽中的停留时间不宜过长,应连续不断地更新,防止)树脂胶液在胶槽中的停留时间不宜过长,应
8、连续不断地更新,防止树脂胶液变质,影响制品的性能;树脂胶液变质,影响制品的性能;(4)树脂的粘度不宜太大,以确保胶液对纤维的充分浸润;)树脂的粘度不宜太大,以确保胶液对纤维的充分浸润;(5)胶槽中各部件间的连接应便于清洗;)胶槽中各部件间的连接应便于清洗;(6)胶槽应设有放胶口,以便在停止生产时,放掉胶槽内剩余的树脂胶)胶槽应设有放胶口,以便在停止生产时,放掉胶槽内剩余的树脂胶液。液。预成型模和成型模预成型模和成型模1、预成型模的作用、预成型模的作用(1)使浸渍有树脂胶液的增强材料逐步除去多余的胶液并排除气泡;)使浸渍有树脂胶液的增强材料逐步除去多余的胶液并排除气泡;(2)将纤维无捻粗纱组合在
9、一起,确保它们的相对位置并使其形状渐缩)将纤维无捻粗纱组合在一起,确保它们的相对位置并使其形状渐缩并接近于成型模的截面形状;并接近于成型模的截面形状;2、成型模具的作用、成型模具的作用 将来自预成型模具的坯料压实、成型和固化将来自预成型模具的坯料压实、成型和固化预成型模和成型模预成型模和成型模3、预成型模具的选择、预成型模具的选择(1)拉挤成型棒材时,一般使用管状预成型模具;)拉挤成型棒材时,一般使用管状预成型模具;(2)成型空心型材时,通常使用芯轴预成型模具;)成型空心型材时,通常使用芯轴预成型模具;(3)生产异型材时,大都使用形状与型材截面形状接近的金属预成型模)生产异型材时,大都使用形状
10、与型材截面形状接近的金属预成型模具。具。预成型模和成型模预成型模和成型模4、成型模具的要求、成型模具的要求(1)模具截面几何形状与型材轮廓相同;)模具截面几何形状与型材轮廓相同;(2)模具长度与树脂的种类、模具温度、制品尺寸、拉挤速度、增强材)模具长度与树脂的种类、模具温度、制品尺寸、拉挤速度、增强材料性质等相关,一般为料性质等相关,一般为300-500mm;(3)模具材质可为金属、陶瓷或工程塑料,一般使用钢镀铬成型模具;)模具材质可为金属、陶瓷或工程塑料,一般使用钢镀铬成型模具;(4)模具的模腔表面要光洁、耐磨,以减少拉挤成型过程中的摩擦阻力,)模具的模腔表面要光洁、耐磨,以减少拉挤成型过程
11、中的摩擦阻力,使制品容易脱模,并提高模具的使用寿命;使制品容易脱模,并提高模具的使用寿命;(5)模具采用电加热方式为好,以便控制温度的分布。)模具采用电加热方式为好,以便控制温度的分布。牵引装置牵引装置1、具备夹持和牵引两大功能。、具备夹持和牵引两大功能。2、牵引机分类:、牵引机分类:(1)履带式:)履带式:运动平稳、速度变化量小、结构简单,使用于成型有对称面的型材、棒材和管材等;(2)液压式:)液压式:体积紧凑、惯性小,能在很大的范围内实现无级调速,运动平稳,与电气、压缩空气机等相配合,可实现多种自动化。切割装置切割装置 分手动和自动切割两大类,自动切割效率高。分手动和自动切割两大类,自动切
12、割效率高。n树脂基体将增强材料粘结在一起,起传递载荷和均衡载荷的作用。树树脂基体将增强材料粘结在一起,起传递载荷和均衡载荷的作用。树脂基体的性能决定了材料的耐热性、耐化学腐蚀性、阻燃性、耐候性、脂基体的性能决定了材料的耐热性、耐化学腐蚀性、阻燃性、耐候性、电绝缘性、生物型和透光性等性能。电绝缘性、生物型和透光性等性能。较低的粘度较低的粘度 一般情况下,树脂的粘度低于1.0Pa.s,树脂在使用过程中具有良好的流动性和快速浸渍纤维的性能,且容易消除气泡;树脂适应期长树脂适应期长 配好的树脂胶液在室温下的适应期应在24小时以上;高的反应活性高的反应活性 固化时间短,通过模具环境快速成型;固化收缩小固
13、化收缩小 一般保证固化收缩率低于4%n在拉挤成型工艺中应用最多的是不饱和聚酯树脂,其中以邻苯型和间在拉挤成型工艺中应用最多的是不饱和聚酯树脂,其中以邻苯型和间苯型应用最为广泛,间苯型树脂具有良好的力学性能、耐热性和韧性,苯型应用最为广泛,间苯型树脂具有良好的力学性能、耐热性和韧性,在使用中应根据不同需求选择相应的不饱和聚酯树脂。在使用中应根据不同需求选择相应的不饱和聚酯树脂。n本公司拉挤树脂的主要种类本公司拉挤树脂的主要种类牌号类型粘度凝胶时间热变型温度弯曲强度拉伸强度P191邻苯型0.35-0.526.0-9.07510060P191TC邻苯型0.55-0.756.0-9.07010045P
14、192邻苯型0.36-0.546.0-9.08010065P195邻苯型0.40-0.606.0-9.0907545P196间苯型0.36-0.546.0-9.010012570P107邻苯型0.36-0.546.0-9.07010070P199间苯型0.40-0.506.0-9.09010060n拉挤树脂执行标准拉挤树脂执行标准纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂 GB/T 8237-2005纤维增强塑料机械成型用不饱和聚酯树脂纤维增强塑料机械成型用不饱和聚酯树脂 JC/T1092-2008HR系列不饱和聚酯树脂系列不饱和聚酯树脂 Q/320412HRF002-2
15、010n拉挤树脂的主要检测指标拉挤树脂的主要检测指标外外 观观 淡黄色透明粘稠液体淡黄色透明粘稠液体酸酸 值值 中值中值2.5粘粘 度度 中值中值20%固体含量固体含量 中值中值2凝胶时间凝胶时间80 中值中值20%后固化时间后固化时间 60秒秒放放 热热 峰峰 210-230n拉挤树脂的主要检测指标(浇铸体)拉挤树脂的主要检测指标(浇铸体)硬硬 度度 35拉伸强度拉伸强度 55MPa拉伸模量拉伸模量 3.0GPa破坏伸长率破坏伸长率 2.0%弯曲强度弯曲强度 85MPa弯曲模量弯曲模量 2.8GPan拉挤树脂的主要检测指标(拉挤树脂的主要检测指标(FRP)弯曲强度弯曲强度 221MPa弯曲模
16、量弯曲模量 10GPan二元醇二元醇丙丙 二二 醇醇 提高聚酯与苯乙烯的相容性,树脂综合性能优异乙乙 二二 醇醇 分子结构具有对称性,提高树脂的耐水性二二 乙乙 二二 醇醇 提高树脂的柔韧性,但耐水性、耐热性相对较差二二 丙丙 二二 醇醇 提高树脂的柔韧性新新 戊戊 二二 醇醇 提高树脂的耐水性、耐热性和耐腐蚀性甲基丙二醇甲基丙二醇 提高树脂的耐热性和韧性n饱和二元酸饱和二元酸邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 提高聚酯与苯乙烯的相容性,树脂综合性能优异间间 苯苯 二二 甲甲 酸酸 提高树脂的耐化学、耐热性和力学性能对对 苯苯 二二 甲甲 酸酸 提高树脂的韧性、耐化学、耐油污和耐电性,但树脂 透明性差,
17、易结晶四四 溴溴 苯苯 酐酐 提高树脂的阻燃性能四四 氢氢 苯苯 酐酐 提高树脂的气干性己己 二二 酸酸 提高树脂的韧性丁丁 二二 酸酸 提高树脂的韧性,但其效果不如己二酸,易结晶氯氯 桥桥 酸酸 提高树脂的阻燃性能n不饱和二元酸不饱和二元酸顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐 为树脂提供可以参与交联固化的双键,提高树脂的活性反反 丁丁 烯烯 二二 酸酸 树脂固化活性优异顺酐,赋予树脂气干性n交联单体交联单体苯苯 乙乙 烯烯 参与交联固化,使固化后的分子结构呈网络结构,制品具备机械性能甲甲 基基 苯苯 乙乙 烯烯 参与交联固化,但由于其分子结构的特殊性,分子中双键与不饱和聚酯上双键反应的活性较低,可降低树
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