复合材料工艺与设备复习

0常用的增强材料

0常用的树脂基体（包括热塑性、热固性）

0常用的成型工艺

典型的液体成型：树脂传递模塑(RTM)、树脂膜渗透（RFI）、VARTM、VARI、SCRIMP、RLI

典型的热固性树脂成型：模压、喷射、RTM、RIM、拉挤、缠绕…

典型的热塑性成型：挤出、GMT、LFT、注射…

0工艺流程及其特点

0成型工艺参数及其控制

CM 复合材料

FRP 纤维增强塑料

FRTP 纤维增强热塑性塑料

SMC 片状模塑料

DMC 团状模塑料

BMC 块状模塑料

RTM 树脂传递模塑

RIM 反应注射模塑

RRIM 增强反应注射模塑

GMT 热塑性片状模塑料

AS AS树脂，丙烯腈—苯乙烯共聚物

CM是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。

高性能：高强度、高模量、耐高温、低密度、轻质高强、力学性能好、耐热性好、介电性能好。有些热防护功能、透波功能、吸波功能、阻尼功能等。

高性能树脂基复合材料的制备：

1）选材好，选用耐热性能、力学性能好的树脂基体；

2）选材好，选用力学性能比较好的碳纤维或者高性能的玻璃纤维；

3）成型方法要选择合适；

4）关键的成型设备要选择好；

5）成型工艺控制好，通过优化成型工艺条件，可以大幅提升材料性能。

第三章夹层结构

由高强度的蒙皮(表层)与轻质芯材组成的一种结构材料。

弥补玻璃钢弹性模量低、刚度差的不足。在同样承载能力下，大大减轻结构的自重。

加芯材的目的：维持两面板之间的距离，使夹层面板截面的惯矩和弯曲刚度增大。

优缺点

泡沫：质量轻、刚度大、保温隔热性能好、强度不高

蜂窝：质量轻、强度大、刚度大//应用：构件尺寸较大、强度要求较高的部件

波板：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品，质量轻、刚度大。

第四章模压成型

∙什么是模压？将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。

加热加压的作用：使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应

模压料的工艺性：流动性、收缩性、压缩性。

流动性。在一定温度和压力下模压料充满模腔的能力。如流动性好，可用较低成型温度、压力，较容易成型复杂制品。过大，会导致树脂流失或纤维局部聚集，制品性能下降。过小，物料不能充满模腔或局部缺料，无法成型。

成型压力↑，剪切速率↑，流动性↑。在较低温度范围内T↑，η↓，流动性↑，T继续升高，流动性↓。在开始一段时间内t↑，流动性↑，继续延长t，流动性↓。分子结构压缩性原材料、模具结构和制品形状、成型工艺条件

∙模压料的组成：短纤维增强材料、树脂基体材料、辅助材料

控制：树脂溶液浓度，纤维长度，浸渍时间，烘干条件

制备：预混、预浸，浸毡法

与质量控制

∙短纤维模压料质量控制指标：树脂含量；挥发物含量；不溶性树脂含量SMC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、着色剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜(聚乙烯或聚丙烯薄膜)形成的片状模压成型材料。

SMC的增稠、低收缩作用、 SMC生产工艺：树脂糊制备，上糊操作，纤维切割沉降、浸渍、稠化

及其控制、模压工艺参数

第六章层压成型

∙胶布制备工艺参数：胶液粘度、浸胶时间、烘干温度与时间、牵引张力

∙干燥：1）表面气化阶段，表面气化速度决定干燥速度，随周围介质浓度增加而减小。

2）内部扩散阶段，内部扩散速度大小决定了胶布干燥速度的快慢。物料层厚度、结构对干燥速度有很大影响。//采用较低温度到较高温度的干燥过程原因：保证使树脂不过早的由A阶转变为B阶，使干燥过程能很好地按表面气化来控制，充分地将物料内的挥发物排除，同时使部分树脂缓慢均匀地由A阶段转变为B阶段。

∙层压工艺：将浸有或涂有树脂的片材按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。

//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//参数：成型压力、温度、时间

升温示意图

预热阶段，从室温到开始显著反应时的温度。目的是使胶布中的树脂熔化，使挥发物跑掉，熔融树脂进一步浸渍玻璃布，压力为全压的1/3~1/2。中间保温阶段，作用是使胶布在较低的反应速度下进行固化。升温阶段，作用在于逐步提高反应温度，加速固化反应速度。热压保温阶段，作用在于使树脂获得充分固化。冷却阶段，在保压的情况下，采用自然冷却或强制冷却到室温，而后去除压力取出制品。

第七章缠绕成型：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，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。

∙纤维缠绕特点：优点：规整度和精度高，制品比强度和比模量高，质量稳定、生产效率高、材料成本低。缺点：设备投资费用大，只有批量生产时才可能降低成本

∙分类：干法：制品质量稳定；缠绕速度快; 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。//湿法：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；

纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；

浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。//半干：与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。提高了制品质量。

缠绕方法（环向缠绕、纵向、螺旋）、影响缠绕性能的因素（原材料性能及缠绕线型、缠绕张力）、制造方法；

∙工艺控制

1根据产品使用和设计要求、技术质量指标，进行结构造型、缠绕线型和芯模设计；

2选择原材料；

3产品强度要求、原材料性能及缠绕线型进行缠绕层数计算；