热固性复合材料成型工艺

（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。
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
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
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
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
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
• •
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
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
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
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
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
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。
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）

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
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
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
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 ；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
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：
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
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）