12.【复合材料】手糊成型工艺及设备1

3) 其它影响因素 ： 胶液体积 、环境温度与湿度 、制品 厚度与表面积大小 、交联剂蒸发损失 、 抑制聚合反应的助剂、填料加入量。 4) 配制方法 按配方比例先将引发剂等助剂和树脂 混合均匀备用，操作前再加入促进剂搅 拌均匀。加入引发剂的树脂胶液，贮存 期不能过长。一次配胶量不要过多。
促进剂用量
t = m X k
t —— 制品（铺层）厚度，mm； m —— 材料质量，kg／m2； k ——厚度常数，mm／（kg·-2） m
（即每1kg／m2材料的厚度）。
例1 一手糊玻璃钢制品，壁由 5层 800g／m2E玻 璃布糊制，玻璃纤维含量为 55％〔质量比）， 树脂密度为1．3，求该制品壁厚？ 树脂与玻璃布质量比 ： [100-55] / 55 = 0.818 树脂质量：0.818 x 5 x 0.8＝3.27（kg／m2） 玻璃布厚度：5x 0.8 x0.391＝1.564（mm） 树脂厚度： 3.27 x 0.769＝2.514（mm） 总 厚 度 ：1.564＋2.514=4.078（mm）
按胶液混合形式可分为： 内混合型内混合型是将树脂与引发剂分别送到 喷枪头部的紊流混合器充分混合，因为引发剂 不与压缩空气接触，就不产生引发剂蒸汽，见 图。但缺点是喷枪易堵，必须用溶剂及时清洗。 外混合型 是引发剂和树脂在喷枪外的空中相互 混合。由于引发剂在同树脂混合前必须与空气 接触，而引发剂又容易挥发，因此既浪费材料 又引起环境污染，如图所示。 先混合型 是将树脂、引发剂和促进剂先分别送 至静态混合器充分混合，然后再送至喷枪喷出 。
产品质量控制包括三方面： 原材料的质量控制；按标准检查树脂基体、 固化剂、增强材料、溶剂等的常规指标和 特征指标 成型工艺过程：工装、工序、操作、固化 过程 成品质量检验 ：表观质量、尺寸、重量、 固化度、含胶量及机械性能。制品功能。 如冷却塔的热力性能，浴缸的耐热水性 等 。
（3）手糊成型易发生的缺陷及防治措施
6.2.4.1 喷射成型方法
按胶液喷射动力可分为： 气动型 气动型靠压缩空气的喷射将胶液 雾化并喷涂到芯模上。部分树脂和引发 剂烟雾被压缩空气扩散到周围空气中 （如图所示），因此这种形式已很少使 用了。 液压型 液压型是无空气的液压喷涂系统。 靠液压将胶液挤成滴状并喷涂到模具上。 因没有压缩空气造成的扰动，所以没有 烟雾，材料浪费少，如图所示。
胶衣层树脂胶液配制
33号胶衣树脂100（质量％） 引发剂H 4 促进剂E 2-4 胶衣树脂技术指标： 外观：颜色均匀，无杂质，粘稠状流体 酸值：10～15mgKOH/g（树脂） 凝胶时间：10～15min 触变指数：5.5 ～ 6.5 贮存时间∶25℃ 6个月
（4） 手糊制品厚度与层数计算
1）制品厚度的预测
6.2.3.3 固化
(1) 不饱和聚酯树脂的固化 不饱和聚酯树脂的线型分子与交联剂变成体 型结构，必须加入引发剂、促进剂 不饱和聚酯树脂的固化是放热反应。聚酯树 脂从粘流态转为不能流动的凝胶，最后转变 为不溶不熔的坚硬固体的固化过程可分为三 个阶段：凝胶阶段、定型阶段（硬化阶段）、 熟化阶段（完全固化阶段）
（1）胶衣的缺陷：起皱 、龟裂 、变 色 （2）制品皱缩、变形 （3）翘曲和变形
制模
涂蜡
喷胶衣
皱缩
设计糊的方案
裁
布
裁结构材料
设计方案
配胶
搅拌
糊制工具
滚涂
刷涂
骨架
安置骨架
安置骨架方案
开模
6.2.4 喷射成型工艺及设备
喷射成型 一般是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。 待沉积到一定厚度，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
1.
3) 增强材料
1）.玻璃纤维 A一玻璃纤维 E一玻璃纤维 （无碱） S一高强玻璃纤维 M一高弹玻 璃纤维和L一防辐射玻璃纤维 ，c-中碱 玻璃纤维 玻璃纤维制品 无捻粗纱、短切纤维毡 、 无捻粗纱布 、 玻璃纤维细布 、 单向 织物 2）. 碳纤维聚丙烯睛（PAN）纤维、沥 青纤维和粘胶纤 3）. Kevlar纤维
6.2.3 手糊工艺过程
6.2.3.1 原材料准备 （1) 胶液准备--根据产品的使用要求确定 树脂种类，并配制树脂胶液.主要考虑的工 艺因素 1）胶液粘度0.2-0.8Pa.s 2）凝胶时间 —– 手糊作业结束后树脂 应及时凝胶。一定温度下，主要受引发剂、 促进剂或固化剂量的影响。手糊前应做凝胶 试验
2)辅助材料
稀释剂 :调整树脂黏度。有活性和非活性两种。 非活性加入量为5%-15%。 2. 填料 :降低成本，改善树脂性能（减小收缩率、 自熄性、耐磨性等）。有粘土、碳酸钙、白云 石、滑石粉、石英砂、石墨、聚氯乙烯粉等。 糊制垂直或倾斜面时，可加少量活性SiO2 。 3. 色料：改变制品外观。一般不使用有机颜料和 碳黑
聚脂配方
环氧配方
（2） 增强材料准备
1.表面处理 2.布的下料 注意下列各点： （1）布的方向性 （2）同一铺层搭接 （3）剪裁布的大小
（3） 胶衣糊准备
胶衣糊用来制作表面胶衣层 33号胶衣树脂，是有良好耐水性的间 苯二甲酸型胶衣树脂。 36号胶衣树脂，是制造不透明制品用 的自熄性胶衣树脂。 39号胶衣树ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，是氯代间苯二甲酸型 耐热自熄性胶衣树脂。 21号胶衣树脂，是异戊二醇型胶衣树 脂。具有耐水煮、耐热、不易污染及柔 韧耐磨的特性。
6.2.2 手糊成型模具与脱模剂
6.2.2.1 模具结构与材料 1) 模具结构 --单模和对模两类 2) 成整体式或拼装式
6.2.2.2. 模具材料
1) 木材
2) 石膏 3) 石蜡 4) 可溶性盐 5) 低熔点金属
6) 金属
6.2.2.3 模具设计要则
1) 根据制品的数量、确定模具材料与结构 2) 刚度和强度
（2） 不饱和聚酯树脂固化工艺控制
固化度表明热固性树脂固化反应的程度， 通常用百分率表示。常用判断固化度的方 法是测定制品的巴柯硬度值。一般巴柯硬 度达到15%时便可脱模，精度高的制品， 应达到30%。 手糊制品通常采用常温固化。糊制操作的 环境温度应高于15℃，湿度低于80%。 脱模后继续在高于15℃的环境温度下固化 或加热处理。
树脂与玻璃纤维质量比 c =55/（100-55）=1.222
n = A /[ mf（kf+ckr）]
（0.408+1.222X0.769）]=22层
=10/[0.34
6.2.3.2 糊制
(l) 表面层
1)胶衣层 厚度控制在0.25 ～ 0.5mm,或 用单位面积用胶量控制，300 ～ 500g/m2 2)胶衣层通常采用涂刷和喷涂两种方法。 涂刷胶衣一般为两遍，必须待第一遍胶 衣基本固化后再涂刷第二遍
例2 玻璃钢制品由0．4中碱方格布和不饱 和聚酯树脂（密度1．3g／cm3）糊制，含 胶量为55％，壁厚10mm，求布层数？
查表:
kf——增强纤维的厚度常数=0.408 mm／（kg·m-2） kr——树脂基体的厚度常数=0.769 mm／（kg·m-2） 0．4中碱方格布mf= 340g／m 2
2）铺层层数计算
n = A /[mf（kf+ckr）]
式中: A——手糊制品总厚度，mm； mf——增强纤维单位面积质量，kg／m2； kf——增强纤维的厚度常数,mm／（kg·m-2）； kr——树脂基体的厚度常数,mm／(kg·m-2） ； C——树脂与增强材料的质量比； n——增强材料铺层层数
8. 模压成型 9. 注射成型 10. 挤出成型 11. 纤维缠绕成型 12. 拉挤成型 13. 连续板材成型 14. 层压或卷制成型 15. 热塑性片状模塑料热冲压成型 16. 离心浇铸成型 其中，9，10，15为热塑性树脂基复合 材料成型工艺
选择成型工艺方法的原则
选择成型方法时，必须同时满足材料性能、产 品质量和经济效益等多种因素，具体包括： 1.产品的外形构造和尺寸大小 2.产品性能和质量要求（如材料的物化性能、 产品的强度及表面粗糙度等） 3.生产批量的大小及供应时间（允许的生产 周期） 4.企业可提供的设备条件及资金 5.综合经济效益
6.2 手糊成型工艺及设备
手糊成型又称接触成型。是用纤维增 强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型， 在室温或加热无压（或低压）条件下固 化，脱模成制品的工艺方法。
工艺
手糊成型法分类：
手糊成型按成型固化压力可分为两类； 接触压和低压（接触压以上）
1. 接触压为手糊成型、喷射成型。
2. 低压成型包括对模成型、真空成型、袋
产生上述缺陷的原因
纤维方面：纤维（或织物）质量不均 树脂基体:粘度不适宜、挥发分含量等不 合要求,含有杂质等。 施工作业：不按工艺规程操作。 固化工艺：固化剂的质量、用量不合要 求；常温固化的环境温度、湿度不合要 求；热固化的温度制度及加压时机等不 合要求。 脱模存放、机械加工与连接等不当。
(2) 质量控制
第6章 复合材料成型工艺
6.1 概述
制品成型特点 与其它材料不同，复合材料的材料和制 品是在同一个成型工艺过程中一次形成 的。
生产中建立起来的成型方法有：
1.
2.
3. 4.
5.
6. 7.
手糊成型 真空袋压法成型 压力袋成型 树脂注射和树脂传递成型 喷射成型 真空辅助树脂注射成型 夹层结构成型
生产中建立起来的成型方法有：
3) 光洁度
4) 拐角曲率半径应大于2mm 5) 拔模斜度，一般为2° 6) 耐热性 7) 造价
6.2.2.4 模具设计程序
1) 分析原始资料
2) 选定原材料及制造方法 3) 确定模具结构及脱模方法 4) 编制模具制造工艺技术规程 5) 绘制模具图纸
6.2.2.5 其他