热固性复合材料成型工艺

环氧树脂
较贵
酚醛树脂
便宜
辅助材料
脱模剂
脱模剂应具备的条件：
（1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小； （2）成膜迅速、均匀、光滑； （3）使用简便、安全，价格便宜。 内脱模剂 用于模压和热固化

脱模剂按用途分为
外脱模剂 用于手糊和冷固化
薄膜型脱模剂

按性状分为
混合溶液型脱模剂 油蜡型脱模剂
1 薄膜型脱模剂
印胶涂胶法发生漏涂和透胶问题的原因
胶液压力 胶液黏度 褶皱和偏斜 蜂窝的拼接 含胶量对性能的影响 玻璃布对性能的影响 蜂窝孔尺寸对性能的影响 蜂窝高度的影响
模具 模具设计的基本原则
符合制品设计的精度要求 有足够的强度和刚度 容易脱模 造价便宜，材料容易得到
模具的结构形式
单模 模具的结构 对模 拼装模
阳模
阴模

模具材料选择：
（1）木材 要求均质、无节。常用红松、银杏、枣木等。木材模 具表面需要封孔处理。其特点是质轻、易加工；但不耐久 。适合于小批量生产小型制品。 （2）石膏 用半水石膏成型。制造简便，造价低；不耐用，怕冲 击，适合于小批量生产形状复杂的制品。 （3）水泥 制造方便，成本低，有一定强度，适合于制造形状简 单，表面要求不高的制品。 （4）石蜡 适合于制作难以取出的型心，一次性使用，成型后融 化掉。
触变性：在混合搅拌、涂刷等动作状态下，树脂黏度 变低，而静止时黏度又变高的性质 测定：6转每分钟与60转每分钟时的黏度比（>1.2） 常用触变剂：气相二氧化硅（10~20μm） 聚氯乙烯细粉 膨润土 超细碳酸钙 用量：树脂的1~3% 作用：在立面上成型时防止树脂流挂、滴落、麻面 使成型操作容易进行
面层 短切毡 短切毡或粗砂布 短切毡 表面毡 胶衣层 脱模剂 模具
典型的手糊成型复合材料结构
实例1 餐桌椅手糊成型
实例2 张家界景区游览车复合材料车体的手糊成型
优点：
操作简便，操作者容易培训 设备投资少，生产费用低 能生产大型的和复杂结构的制品 制品的可设计性好，且容易改变设计 模具材料来源广 可以制成夹层结构 劳动密集型的成型方法，生产效率低—喷射成型工艺 制品质量与操作者的技术水平有关 生产周期长 制品力学性能较其他方法低—袋压成型工艺
强度层的缺陷
制品表面发黏：暴露面固化不良（潮湿和氧气） 变形：固化不够，加强筋不够 硬度低，刚度差：固化不全 制品内气泡多：树脂用量多，胶液气泡多 流胶：树脂黏度小，配料不均匀，引发剂、促进剂不 足 分层：制品受潮，树脂用量不够，增强材料未压紧， 固化制度选择不当 白化：一次糊制太厚，固化太快
最常用的有：聚酯薄膜、玻璃纸、聚氯乙烯 薄膜、聚乙烯薄膜等。 其中聚酯薄膜应用最普遍，使用厚度一般为 0.04 mm 、0.02 mm。

使用方法：铺在模具上，或用凡士林贴在模具上 。 优点：脱模效果好，使用方便，材料易得。 缺点：薄膜的柔韧性、帖服性差，不能用于形状

复杂的制品。
2 混合溶液型脱模剂 （1）聚乙烯醇脱模剂的配制
喷射成型工艺 喷射成型常见的缺陷分析
浸渍不良 脱落 固化不足及固化不均 粗纱切割不良 空洞、气泡 厚度不均 白化及龟裂
袋压成型工艺 概述：
定义：在手糊成型的制品上，装上橡胶袋或聚 乙烯、聚乙烯醇袋，将气体压力施加到未固化 的复合材料制品表面而使制品成型的工艺方法 优点：制品两面较平滑；能适应聚酯、环氧及 酚醛树脂；制品质量高，成型周期短。 缺点：成本较高，不适用于大尺寸制品 制品：原型零件；产量不大的制品；模压法不 能生产的较复杂制品；需要两面光滑的中小型 制品
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
原材料的准备 增强材料准备 a.纤维表面处理（热处理或化学处理）； b.使用前烘干处理； c.按样板下料。 下料时应注意以下几点： 1、布的方向性 2、拼缝应各层错开 3、对圆形制品，布的45°方向变形能力好， 可沿此方向裁成布条糊制。 4、注意经济使用
缺点：
原材料
玻璃纤维及其织物
选择依据：容易被树脂浸润 有较好的形变性
满足制品的性能要求 价格便宜 种类：无捻粗纱 无捻粗纱布 短切原丝毡 加捻布 玻璃布袋
热固性树脂
要求：
① 能够配制成黏度适宜的胶液 ② 能在室温或较低温度下凝胶、固化，固化时无低分 子物产生 ③ 无毒或低毒 ④ 价格便宜，来源广泛
喷射成型工艺
概述
定义：利用喷枪将玻璃纤维及树脂同时喷到模具上而制得复 合材料的工艺方法。 优点： 利用粗纱代替玻璃布，可降低材料费用 半机械操作，生产效率比手糊法高2~4倍 无搭缝，制品整体性好 减少飞边、裁屑和胶液剩余损耗 缺点：树脂含量高，制品强度低；现场粉尘大，工作环境差 分类：按喷射方式：高压型和气动型 按混合形式：内部混合型、外部混合型和已混合型
对大型制品或外型复杂的制品，多采 用几种脱模剂复合使用，效果较好。
填料
• 目的：降低固化收缩率和热膨胀系数，减少固化时的 发热量以防龟裂 改善制品的耐热性、电性能、耐磨耗性、表面 平滑性及遮盖力，提高黏度或赋予触变性 降低成本 要求：在树脂中的分散性好，吸油量少，不影响树脂固化 和贮存稳定性 常用填料：碳酸钙（最普遍，赋予体系触变性） 石棉、铝粉（提高冲击强度） 石英粉、氧化铝（提高压缩强度） 氧化铝、氧化钛（提高黏附力） 三氧化二锑（提高阻燃性） 金属粉、石墨粉（提高导热性和导电性） 滑石粉、石膏粉（降低成本）

缺点：甲苯有毒 优点：脱模容易，成模速度快
3 蜡类、油酯类脱模剂 （1）蜡类脱模剂（蜡型脱模剂） 使用方便、省工省时、价格便宜，脱模效果好，使用广 泛。 （2）油酯类脱模剂 a、硅酯脱模剂 硅酯 甲苯 b、其他油脂脱模剂 耐热机油，硅油，凡士林油，变压器油等。 100份 100份
4 脱模剂复合使用
（5）泡沫塑料：不取出的模芯部分 （6）低熔点合金：58%铋和42%锡，熔点135oC 可溶性盐： 60~70%磷酸铝，30~40%碳酸钠，5~8%偏硼 酸钠，2%石英粉，用于不易取出的复杂模具 （7）金属 常用钢材、铸铝等。耐久、不易变形；但加工费用高 。适合于小型、大批量生产的高精度制品。 （8）玻璃钢 由木模或石膏模翻制。质轻、耐久、制造方便。适合 于中小型制品的批量生产。
在搅拌状态下，用水将聚乙烯醇加热溶解（水温约
95℃），冷却到室温，往里滴加乙醇或丙酮（边加边搅拌） 。
加入甘油可增加膜的柔韧性；
加入少量洗衣粉，可使成膜均匀； 加入少量蓝、红墨水可防止漏涂； 需要干燥快则适当多加乙醇或丙酮。
（2）过氯乙烯脱模剂 配方：过氯乙烯粉5～10份 甲苯＋丙酮（1：1）95～90份 按比例将物料与溶剂混和搅拌，放入密闭容器中（不 能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。 （3）聚苯乙烯溶液脱模剂 配方：聚苯乙烯粉 5份 甲苯 95份 称量混合，搅拌均匀后，密封放置7天左右，若完全溶 解，搅拌均匀即可使用。
手糊成型工艺
ຫໍສະໝຸດ Baidu概述 原材料 模具 手糊成型工艺 喷射成型工艺 袋压成型工艺 复合材料夹层结构的制造
概述
定义：用手工或在机械 辅助下将增强材料和热 固性树脂铺覆在模具上， 树脂固化形成复合材料 的一种成型方法。 工序：①增强材料剪裁 ②模具准备③涂擦脱模 剂④喷涂胶衣⑤成型操 作⑥固化⑦脱模⑧修边 ⑨装配⑩制品。
工艺性能 不饱和 聚酯树脂
制品性能
价格 便宜
黏度小，浸润性好 力学性能低，耐酸性好 胶液的使用期调节范围广 固化收缩率大，表面质量 较差 黏度较大，使用时要加入 力学性能、耐腐蚀性能好 固化收缩率低 稀释剂 固化剂用量变动范围小， 脆性较大 胶液使用期不易调整 用胺类化合物作固化剂时 毒性较大 黏度小，浸润性好 在较低温度下，固化周期 长 阻燃性能好，燃烧时烟密 度低，毒性小
胶液准备
胶液的主要工艺指标是：胶液粘度；凝胶时间。 胶液粘度： 表征流动特性，粘度控制在0.2～ 0.8Pa.s之间，一般用稀释剂调节
粘度过高不易涂刷和浸透增强材料，粘 度过低，在树脂凝胶前发生胶液流失， 使制品出现缺陷。
凝胶时间： 指在一定温度条件下，树脂中加入定量的 引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去 流动性，变成软胶状态凝胶所需的时间。 一般采用引发剂、促进剂用量调节。 凝胶过快—来不及操作，制品交联太严重、收缩大、发脆。 凝胶过慢—增加了生产周期，且易发生流胶。 影响凝胶时间的主要因素：
袋压成型工艺种类及特点
种类：加压袋法和真空袋法 特点：
都采用手糊或喷射铺层 均采用橡胶袋或聚乙烯醇袋加压 为了加快生产周期，一般都采用加热固化 真空袋：0.05~0.06 MPa，加压袋：0.4~0.5 MPa
袋压成型工艺
装袋 固化
复合材料夹层结构的制造
概述
夹层结构有两层薄而高强度的面板材料，其间夹着一层 厚而轻质的芯材，是为了满足轻质高强要求发展起来的 一种结构形式。 面板材料：复合材料板、塑料板、铝板、胶合板等 夹芯材料：蜂窝芯材、泡沫塑料、强芯毯、软木等 优点：比强度高，表面光洁，结构稳定性好，承载能力 高，耐疲劳，隔音隔热等 应用：航空工业、建筑工业、交通运输工业
⑴ 引发剂、促进剂用量。引发剂、促进剂用量大，凝胶时间缩短； ⑵ 胶液体积的影响。胶液体积越大，热量不易散失，凝结快； ⑶ 环境温度、湿度的影响 气温越高，凝结越快 湿度越小，凝结越快 ⑷ 制品表面积影响 制品表面积大，凝结快。
模具准备与脱模剂涂刷
模具准备 脱模剂涂刷（石蜡类，溶液类）
• •
颜料糊
• 要求
① 在树脂中易分散，无色斑和分色现象，着色力大 ② 不影响树脂的黏度和固化 ③ 有机过氧化物的存在或成型时加热不会变色或褪色 ④ 贮存时不会引起树脂凝胶、色泽沉降或分离等现象 • 种类 ① 有机颜料：着色力强、分散性好、透明度高 ② 无机颜料：耐候性、耐氧化性和耐溶剂性好
触变剂
夹芯材料
蜂窝夹芯材料
蜂窝的种类及特点
按材料：纸蜂窝、玻璃布蜂窝、棉布蜂窝等 按平面投影形状：正六角形、矩形、有加强带的六角形等
材料选择
玻璃布：未脱蜡的平纹布 黏结剂：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛
玻璃布蜂窝芯子的制造
波纹法 展开法：手工涂胶法：工艺简单，劳动强度大，生产效率低 机械涂胶法：漏胶法：生产效率高，质量较差 印胶涂胶法：设备简单，质量容易控制，生产效率高
玻璃钢模具的制作
胶衣层 增强层


表面毡层的糊制 第二层以后的糊制 补强 脱模 表面加工
模具的制作方法 脱模剂种类及用法 制品的成型条件 模具的保管方法 模具的大小和形状 模具承受过大的机械力导致模具寿命缩短
玻璃钢模具的寿命及影响因素
模具 准备
玻璃钢模具的制造
要求：收缩和变形要与原设计精度保持一致 有良好的表面光洁度 能反复多次承受固化放热、收缩，脱模时的冲 击，使用寿命长 原材料：⑪模具用胶衣树脂：①固化放热和收缩小； ②优异的耐断裂、耐冲击性能；③优良的耐 热性、光泽度和硬度；④良好的涂刷性；⑤ 与制品胶衣色调相反 ⑫增强层树脂：①固化收缩率小；②韧性好； ③有易操作的黏度；④耐热性好
胶衣层制备
胶衣树脂胶液的配制 胶衣喷涂：准备工作，喷涂，胶衣涂刷
复合材料制品的糊制及固化
糊制 固化
脱模、修整及装配
制品中产生缺陷的原因及解决方法
胶衣层的缺陷
褶皱：固化不足 针孔、气泡：树脂中含有气泡，模具表面有尘粒 光泽不好：脱模过早，石蜡脱模剂使用不当 胶衣剥落：胶衣层与强度层间存在缺陷 色斑：颜料分散不均，模具表面有灰尘 起泡：胶衣层与强度层间裹入空气或溶剂 裂纹：胶衣层太厚，树脂选择不当，苯乙烯或填料太 多，树脂固化不良，制品受冲击等 泛黄：湿度，树脂，引发系统，固化