最新1复合材料工艺及设备汇总

1复合材料工艺及设备复合材料工艺及设备教学参考资料（图表部分）武汉理工大学材料学院彭进波表1-7 为几种主要成型工艺的特点及条件，供选择成型方法时参考表1-7 主要成型工艺比较表1-8为主要成型方法的技术经济比较。

表1-8 主要成型方法的技术经济分析注：1—最低；10—最高。

表3-13 顺酐型通用不饱和聚酯树脂表3-6 常用的胺类固化剂续表注：不包括锅炉费用例2、年产600艘丈—35渔船的手糊工艺车间设计请看图4.1-2表4.1-2 设备金额概算注：不包括炉锅费用根据武汉地区单层厂房建筑费用，6米柱顶厂房建筑费用为200元/米2，4米柱顶按150元/米2计算。

1. 生产用房投资生产用房面积设计为972M2，其投资金额=200×972=194400元。

2. 生产用房和辅助用房投资生产用房设计面积为240M2，辅助用房设计面积为144M2，其投资金额=150×（240+144）=57600元。

则车间建筑面积总投资金额=19400+57600=252000元3. 完工场地清理费用=2000元4. 施工单位机构转移费=2000元则车间建筑工程总投资金额=252000+151+2000=254151元（二）设备投资费用器具费用表4.1-11 主要设备的概算设备备件费用=79250×3%=2378元设备运输费用=（79250+2378）×6%=4898元酚醛树脂的重量比为7∶3的条件下进行。

为了探求酚醛（锌）树脂用量的影响，试验了环氧：酚醛=6∶4时P 、P11与t 的关系，其结果见图6和图7。

根据图2和图7数据求得不同温度下固化过程中不溶性树脂生成速度常数见表3。

由表3可以看到，酚醛（锌）树脂用量越大，不溶性树脂生在速度常数也越大。

当环氧∶酚醛由7∶3增至6∶4时，K 增加一倍左右。

图6 环氧∶酚醛（锌）7*=6∶4时不溶性树脂含量与时间的关系1-120℃；2-140℃；3-160℃图7 环氧∶酚醛（锌）=6∶4时固化过程中P11和时间的关系 1-120℃；2-140℃；3-160℃不同配比下环氧-酚醛（锌）7*不溶性树脂生成速度常数（K×103） 表3填料在玻璃钢成型工艺中的作用 济南市建筑材料科学研究所 李厚德填料被作为橡胶的一种极其重要的辅助材料，它的作用已为人们所熟知。

基于同样的认识，在玻璃钢中，人们对填料也寄予希望。

下面就我们在这方面的试验情况，结合国内外有关资料，对填料在玻璃钢成型工艺中的作用作某些探讨。

一、填料在玻璃钢中的作用玻璃钢用填料的种类很多，其特性也极其复杂，本文主要研究颗粒状填料。

目前，在玻璃钢成型工艺中，经常使用的颗粒状填料有：碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、氧化铝、氢氧化铝、石膏、陶土、铸石粉、三氧化二锑等。

它们加入的主要作用：1、降低成型时的收缩率和热膨胀率；2、提高制品的表面光洁度；3、调整树脂的粘度特性；4、提高颜料的着色效果；5、改善树脂的各种性能，如机械强度、耐热性、耐药品性、耐磨耗性、自熄性、电气特性等；6、降低成本。

但相应也带虾米一些弊病；1、制品不透明，并给工艺带来某些困难；2、添加无机填料会增大比重等。

二、使用填料时应注意的几个特性正因为填料的添加能改善树脂的流动性，并提高制品的特性，所以对填料的选择，必须在与树脂的适应性及使用方法等方面进行充分的研究。

我们认为，在进行填料选择时，必须注意下列几个特性： 1、吸树脂量（亦称吸油量）吸树脂量为填料对树脂吸附量的最大限度，是研究预混料、BMC 、SMC 成型材料时不可缺少的指数。

具体测定方法为：在表面皿上取试验用填料4克，以滴定管滴下液体树脂，然后用钢刀搅拌，当混合物连续运动，并用小刀能使其成螺旋形转动时，即为终点。

用下式求：%100）试验用填料的重量（克树脂的量（毫升）⨯=吸树脂量吸树脂量与填料的粒子大小、粒度分布、粒子形状以及是否有吸附性有关，也受填料的表面处理之影响。

在填料混合使用时，一般是将各填料的吸树脂量相加平均而得，但也要注意有的因混合使用而有所改变。

表1给出了典型填料对不饱和聚脂树脂的吸附量。

2、悬浮特性在手糊和预对模成型用树脂中所配合的填料，添加量少，并在树脂中以悬浮状态使用。

这种悬浮特性与树脂的分子量、粘度、有无极性、酸值大小等有关，并与填料的料子大小、粒形、比重有密切的关系。

一般讲，细粒度的扁平粒形，低比重的填料能形成稳定的悬浮液。

合适的界面活性剂的添加也能赋予稳定性。

而稳定的县浮液的形成是进行手糊和预对模成型的先决条件。

在手糊中我们发现，轻质碳酸钙在树脂中能形成稳定的悬浮液，而硫酸钡则不能，因而在使用酸硫钡作填料时必须采取相应的措施。

3、粘度特性质粘度大小直接影响到手糊成型的作业性和BMC、SMC工艺中树脂对玻璃纤维的浸渍程度，因而必须选择恰当。

增加填料的添加量，则树脂的粘度增大，但它随填料的种类而不同。

手糊用树脂需要触变性，通常是加入1～5%的超细粒子的气溶胶。

此外，还可加入粘土、玻璃粉末等无机填料或聚氯乙烯树脂粉末、氢化蓖麻油、聚酰胺等有机填料来实现触变性。

气溶胶对一般的不饱和聚酯树脂有非常好的效果，但对低酸值的聚酯效果不大，对环氧树脂来说，树脂中如不存有强碱的胺或它的盐类则难以有触变性。

4、固化特性一般，填料的加入会降低树脂的固化放热温度，可通过日化曲线的测定证明，但某些填料有时反而会对树脂的固化带来不同程度的坏影响。

如某种气溶胶和碳黑有吸附性，能吸附催化剂或促进剂，迟缓固化的进程。

同时，填料的pH值和含水量对固化特性也可以有迟缓或促进作用。

因此，使用填料时，在对其种类选择的同时，进行质量控制都是十分重要的。

5、填料本身的理化特性质由于填料本身的化学组分及结构的不同，它们在玻璃钢中会显示不同的物理特性，这一点被人们用来作为材料选择的重要依据。

表2列举了不同使用效果的典型填料。

表2三、填料在浇铸工艺中的作用缩聚型树脂用作浇铸体的情况较多，例如，不饱和聚酯树脂的浇铸体广泛应用于开业部件、土木建筑和日用品等方面，而环氧树脂的浇铸体则被大量应用于电气另件。

最近，国内在醛醛和呋喃的防腐胶泥上，对填料进行了较多的研究，并得到了实际的应用。

为此，我们想以图表的方式简述一下不同的填料在聚酯、环氧和酚醛树脂浇铸体中的作用。

图1 不同填料加入量对聚酯浇铸体强度及模量的影响（a）对拉伸和弯曲强度的影响（公/斤厘米2）1—碳酸钙弯曲； 2—硅酸钙弯曲；3—陶土弯曲； 4—云母弯曲；5—硅酸钙拉伸； 6—碳酸钙拉伸；7—陶土拉伸； 8—云母拉伸（b）对弯曲模量的影响（公斤/厘米2）1—硅酸钙； 2—云母粉；3—陶土； 4—碳酸钙图2 不同填料加入量对聚酯浇铸体的冲击值、硬度及热变形温度的影响（a）对冲击强度的影响（公斤·厘米/厘米2）1—碳酸钙； 2—陶土；3—云母（b）对洛氏硬度的影响（M）1—碳酸钙； 2—陶土；3—云母（c）对热变形温度的影响（℃）1—碳酸钙； 2—陶土图3 不同填料的加入量对聚酯固化收缩的影响1—碳酸钙 2—云母； 3—硅酸钙；4—陶土； 5—石棉图4 不同填料的酚醛树脂制品应力—应变曲线1—云母； 2—石棉；3—Cold filler 4—无填料填料加入量对环氧组成物某些性能的影响表3注：A、B、C、D分别代表填料加入量（重%）为20、35、50、65的环氧树脂。

总的讲，浇铸用填料能抑制树脂固化时的放热，减少成型收缩，并赋予浇铸体以不同的物理化学特性。

但由于填料本身的强度较低（如碳酸钙的拉伸强度仅为0.8公斤/毫米2），所以随着填料量的增加，强度有降低的趋势，而弹性模量则不断上升。

四、填料在手糊工艺中的作用1、填料的添加对树脂粘度的影响手糊是一种浸渍成型工艺，其最终目的是使树脂浸透玻璃布。

因此，树脂的粘度越小，则越易温浸渍玻璃布。

从这一观点出发，我们希望所用树脂的粘度越小越好。

但有时为防止流胶，控制其流动性，反倒希望粘度适当大一点，使之符合工艺要求，并保持必要的树脂含量。

对于正常的手糊操作，在聚酯中加入不同量的填料对其粘度的影响如何呢？我们地191*聚酯进行了测定（25℃下用涂料4#杯测量），其结果如图5所示。

图5 碳酸钙含量与树酯粘度的关系显然，由图5可见，填料的添加导致了树脂粘度的增大，而树脂粘度的提高，不仅导致了作业性的降低，而且对于浸渍同样层数的玻璃布而言，则要增大所用树脂量。

为此，也可采用另加苯乙烯的办法，以降低树脂液的粘度，其结果如图6所示（25℃下用涂料4#杯测量）。

图6 在加有碳酸钙的191#聚酯中苯乙烯的添加量与粘度关系1—CaCO3含量40%； 2—CaCO3含量30%；3—CaCO3含量20%；4—CaCO3含量10%2、不同填料的添加量对手糊坡璃钢板的弯曲、冲击强度的影响我们按通常的手糊板工艺制作试样，树脂为191聚酯，增强材料为建材253厂生产的0.24毫米厚中碱方格布15层，按照英国BS35—1962的规定进行板材的后固化处理，然后分别锯成弯曲和冲击试样，其测试结果见图7所示。

在手糊中，采用含填料的树脂制作玻璃钢制品时，操作者应具有熟练的浸渍和脱泡技能。

如果只考虑加入填料以降低成本，而无一定的操作技能，则所得制品可能会产生孔隙、裂纹等缺陷，造成次品或废品。

为防止这类弊病发生，除了提高手糊技能外，还可以在糊制表面层时采用不添加填料的树脂，并进行充分的浸渍和脱泡，使其形成无缺陷的表面层。

图7 不同填料的添加量对手糊板强度的影响1—无填料；2—5%CaCO3；3—10%CaCO3；4—20%CaCO3；5—20%CaCO3；6—40%CaCO3；7—10%CaCO3+1%苯乙烯；8—40%CaCO3+4%苯乙烯；9—5%BaSO4；10—10%BaSO4；11—20%BaSO4；12—30%BaSO4；13—40%BaSO4；14—40%BaSO4+4%苯乙烯；15—10%沉淀BaSO4；16—40%沉淀BaSO3五、填料在热压成型工艺中的应用热压工艺在玻璃成型中广泛采用。

它可大批量生产，效率高，易于实现机械化和自动化，同时尺寸稳定性好，制品强度也较高。

热压成型用的材料必须达到一定粘度后方可使用。

目前，以聚酯为基体的热压成型材料有三种形式，即预混料，BMC；SMC。

下面着重讲一下填料在这三种成型材料中的作用。

1、在预混料中的作用预混料是将聚酯与经选择的粉状填料以及其它辅料混合而成，它具有工艺简单，操作方便等特点。

对于强度要求不很高，但有一定的化学、物理性能要求的制品来说，是一种理想的成型材料。

例如，某印染帮漂染机上的轴瓦就是我们采用这种预混料压制而成的。

该轴瓦的使用条件为浸泡在90℃的亚氯酸钠介质中，正常运转3个月。

这既需耐氧化还需耐温和耐磨。

为此，我们采用如下配方：聚酯196# 100氧化铝粉 100滑石粉 80硬脂酸锌 2过氧化苯甲酰 1二甲基苯胺苯乙烯液 2滴该材料的弯曲强度达828公斤/厘米2，压制后的轴瓦经实际使用，基本达到日本同类产品的性能要求，有关耐腐蚀试验正在进行。