聚合物基复合材料的成型工艺

优点：喷射法使用的模具与手糊法类似，而 生产效率可提高数倍，劳动强度降低，能
够制作大尺寸制品。

缺点：用喷射成型方法虽然可以制成复杂 形状的制品，但其厚度和纤维含量都较难 精确控制，树脂含量一般在60%以上，孔隙 率较高，制品强度较低，施工现场污染和 浪费较大。
5. 连续缠绕成型工艺 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，然后固化脱模成 为增强塑料制品的工艺过程，称为缠绕工 艺。 缠绕工艺流程图如下图所示：



生产中采用的成型工艺 (1) 手糊成型 (2)注射成型 (3)真空袋压法成型 (4)挤出成型 (5)压力袋成型 (6)纤维缠绕成型 (7)树脂注射和树脂传递成型 (8)真空辅助树脂注射成型



(9)连续板材成型 (10)拉挤成型 (11)离心浇铸成型 (12)层压或卷制成 型 (13)夹层结构成型 (14)模压成型 (15)热塑性片状模塑料热冲压成型 (16)喷射成型
增强材料 浸 胶 胶 布
裁 剪 叠 合热 压脱 Nhomakorabea模切 边
产 品
层压板的生产工艺流程


层压成型工艺的优点是制品表面光洁、质 量较好且稳定以及生产效率较高。 层压成型工艺的缺点是只能生产板材，且 产品的尺寸大小受设备的限制。


4．喷射成型工艺 将分别混有促进剂和引发剂的不饱和 聚酯树脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合） 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。
卧式拉挤成型过程原理图


拉挤成型过程中，要求增强纤维的强度高、 集束性好、不发生悬垂和容易被树脂胶液 浸润。 常用的增强纤维如玻璃纤维、芳香族 聚酰胺纤维、碳纤维以及金属纤维等。




用作基体材料的树脂以热固性树脂为主， 要求树脂的粘度低和适用期长等。 大量使用的基体材料有不饱和聚酯树 脂和环氧树脂等。 另外，以耐热性较好、熔体粘度较低的热 塑性树脂为基体的拉挤成型工艺也取得了 很大进展。 其拉挤成型的关键在于增强材料的浸 渍。


在拉挤成型工艺中，目前常用的方法如热 熔涂覆法和混编法。 热熔涂覆法是使增强材料通过熔融树 脂，浸渍树脂后在成型模中冷却定型；


混编法中，首先按一定比例将热塑性聚合 物纤维与增强材料混编织成带状、空芯状 等几何形状的织物； 然后，利用具有一定几何形状的织物 通过热模时基体纤维熔化并浸渍增强材料， 冷却定型后成为产品。



拉挤成型的优点 ①生产效率高，易于实现自动化； ②制品中增强材料的含量一般为40％ --80％，能够充分发挥增强材料的作用， 制品性能稳定可靠； ③不需要或仅需要进行少量加工，生产 过程中树脂损耗少； ④制品的纵向和横向强度可任意调整， 以适应不同制品的使用要求，其长度可根 据需要定长切割。
然后，在一定压力作用下加热固化成型（热 压成型）或者利用树脂体系固化时放出的 热量固化成型（冷压成型），最后脱模得 到复合材料制品。其工艺流程如下图所示：
模具 准备
树脂胶 液配制
增强材 料准备 制品
涂脱模剂 手糊成型
检验
固化
脱模
后处理
手糊成型工艺流程图




手糊成型工艺优点 ①不受产品尺寸和形状限制，适宜尺 寸大、批量小、形状复杂产品的生产； ②设备简单、投资少、设备折旧费低。 ③工艺简单； ④易于满足产品设计要求，可以在产 品不同部位任意增补增强材料 ⑤制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。



3.层压成型工艺 层压成型工艺，是把一定层数的浸胶 布(纸)叠在一起，送入多层液压机，在一 定的温度和压力下压制成板材的工艺。 层压成型工艺属于干法压力成型范畴， 是复合材料的一种主要成型工艺。


层压成型工艺生产的制品包括各种绝缘材 料板、人造木板、塑料贴面板、覆铜箔层 压板等。 复合材料层压板的生产工艺流程如下


注射成型工艺原理 注射成型是根据金属压铸原理发展起 来的一种成型方法。该方法是将颗粒状树 脂、短纤维送入注射腔内，加热熔化、混 合均匀，并以一定的挤出压力，注射到温 度较低的密闭模具中，经过冷却定型后， 开模便得到复合材料制品


注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、 注射、冷却硬化和脱模等步骤。 加工热固性树脂时，一般是将温度较 低的树脂体系(防止物料在进入模具之前发 生固化)与短纤维混合均匀后注射到模具， 然后再加热模具使其固化成型。
胶液配制 集束 络纱
纱团
浸
胶
烘干
胶纱纱绽 张力控制 干 法 缠 绕 成 型 工 艺
湿 法 缠 绕 成 型 工 艺
张力控制 加热粘流 纵、环向缠绕 芯模 纵、环向缠绕
固化
脱模
打模喷漆
成品
缠绕工艺流程图



利用连续纤维缠绕技术制作复合材料制品 时，有两种不同的方式可供选择： 一是将纤维或带状织物浸树脂后，再 缠绕在芯模上； 二是先将纤维或带状织物缠好后，再 浸渍树脂。


模压成型工艺过程 将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤 维的混合物放入敞开的金属对模中，闭模 后加热使其熔化，并在压力作用下充满模 腔，形成与模腔相同形状的模制品；再经 加热使树脂进一步发生交联反应而固化， 或者冷却使热塑性树脂硬化，脱模后得到 复合材料制品。
金属对 模准备
模塑料、 颗粒树脂
短纤维
制品
加热、加压 涂脱模剂 膜压成型 加热 冷却
检验
固化
脱模
后处理
膜压成型工艺流程图


模压成型工艺优点 模压成型工艺有较高的生产效率，制 品尺寸准确，表面光洁，多数结构复杂的 制品可一次成型，无需二次加工，制品外 观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和 自动化等。


模压成型工艺缺点 模具设计制造复杂，压机及模具投资 高，制品尺寸受设备限制，一般只适合制 造批量大的中、小型制品。


当不饱和聚酯树脂与玻璃纤维无捻粗纱混 合沉积到一定厚度时，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。 其具体工艺流程图如下：
玻璃纤维无捻粗纱 聚酯树脂 加热
模 具 切 割 喷 枪 喷 射 成 型
脱模
固化
引发剂
促进剂
静态混合
喷射成型工艺流程图


喷射成型对所用原材料有一定要求，例如 树脂体系的粘度应适中，容易喷射雾化、 脱除气泡和浸润纤维以及不带静电等。 最常用的树脂是在室温或稍高温度下 即可固化的不饱和聚酯等。




手糊成型工艺缺点 ① 生产效率低，劳动强度大，劳动卫 生条件差。 ②产品质量不易控制，性能稳定性不 高。 ③产品力学性能较低。



2．模压成型工艺 模压成型工艺是一种古老的技术，早 在20世纪初就出现了酚醛塑料模压成型。 模压成型是一种对热固性树脂和热塑 性树脂都适用的纤维复合材料成型方法。



连续纤维缠绕技术的优点 首先，纤维按预定要求排列的规整度 和精度高，通过改变纤维排布方式、数量， 可以实现等强度设计，因此，能在较大程 度上发挥增强纤维抗张性能优异的特点， 其次，用连续纤维缠绕技术所制得的成品， 结构合理，比强度和比模量高，质量比较 稳定和生产效率较高等。


连续纤维缠绕技术的缺点 设备投资费用大，只有大批量生产时 才可能降低成本。

注射成型法所得制品的精度高、生产周期 短、效率较高、容易实现自动控制，除氟 树脂外，几乎所有的热塑性树脂都可以采 用这种方法成型。


按物料在注射腔中熔化方式分类，常用的 注射机有按塞式和螺杆式两种。 由于按塞式注射机塑化能力较低、塑 化均匀性差，注射压力损耗大及注射速度 较慢等，已很少生产，现在普遍使用的是 往复螺杆式注射机。
谢谢



(5)运动娱乐领域。主要用于钓鱼杆、弓箭 杆、滑雪板、撑杆跳杆、曲辊球辊、活动 游泳池底板等。 (6)能源开发领域。主要用于太阳能收集器、 支架、风力发电机叶片和抽油杆等。 (7)航空航天领域。如宇宙飞船天线绝缘管， 飞船用电机零部件等。


7. 注射成型工艺 注射成型是树脂基复合材料生产中的 一种重要成型方法，它适用于热塑性和热 固性复合材料，但以热塑性复合材料应用 最广。



拉挤制品的主要应用领域 (1)耐腐蚀领域。主要用于上、下水装 置，工业废水处理设备、化工挡板及化工、 石油、造纸和冶金等工厂内的栏杆、楼梯、 平台扶手等。 (2)电工领域。主要用于高压电缆保护 管、电缆架、绝缘梯、绝缘杆、灯柱、变 压器和电机的零部件等。


(3)建筑领域。主要用于门窗结构用型材、 桁架、桥梁、栏杆、支架、天花板吊架等。 (4)运输领域。主要用于卡车构架、冷藏车 箱、汽车笼板、刹车片、行李架、保险杆、 船舶甲板、电气火车轨道护板等。



缠绕机类似一部机床，纤维通过树脂槽后， 用轧辊除去纤维中多余的树脂。 为改善工艺性能和避免损伤纤维，可 预先在纤维表面徐覆一层半固化的基体树 脂，或者直接使用预浸料。


纤维缠绕方式和角度可以通过机械传动或 计算机控制。 缠绕达到要求厚度后，根据所选用的 树脂类型，在室温或加热箱内固化、脱模 便得到复合材料制品。

6. 拉挤成型工艺 拉挤成型工艺中，首先将浸渍过树脂胶 液的连续纤维束或带状织物在牵引装置作用 下通过成型模而定型；
其次，在模中或固化炉中固化，制成具有特 定横截面形状和长度不受限制的复合材料， 如管材、棒材、槽型材、工字型材、方型材
等。

一般情况下，只将预制品在成型模中加热 到预固化的程度，最后固化是在加热箱中 完成的。