复合材料的手糊成型工艺

毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：聚合物基复合材料手糊成型工艺作者所在系部：材料工程系作者所在专业：高分子材料应用技术作者所在班级： 07841 作者姓名：赵向男作者学号： 20073084128 指导教师姓名：彭燕完成时间： 2010年5月25日北华航天工业学院教务处制随着社会科技与经济的飞速发展，复合材料在国内外有很大的应用与发展，并且在各个领域占据了越来越重要的地位。

复合材料的成型工艺方法很多，本文着重介绍手糊成型工艺方法的特点、工艺流程以及成型过程中遇到的问题和解决方法等。

关键字：复合材料手糊成型工艺流程。

Along with the social economy and the rapid development of science and technology, composite materials at home and abroad, has great development and application in different fields and occupy a more and more important role. Composites forming process, this paper introduces many methods to hand lay-up molding method, process and molding process problems and solving methods.Key words: composite materials molding paste hand process.目录摘要 (I)Abstrct ........................................................... I I前言聚合物基复合材料的应用与发展 (1)1.1复合材料的定义 (1)1.2复合材料的分类 (1)1.3聚合物基复合材料的应用与发展 (1)1.3.1复合材料在航空航天工业中的应用与发展 (1)1.3.2在交通运输方面的应用 (2)1.3.3在建筑工业中的应用 (3)1.3.4在电子工业中的应用 (3)1.3.5在其他方面的应用 (3)1.4复合材料成型工艺 (3)1.5本文研究方向 (5)第二章复合材料手糊成型工艺 (6)2.1手糊成型工艺定义 (6)2.2手糊成型工艺方法分类 (6)2.3手糊成型工艺特点 (6)2.4手糊成型工艺原材料 (6)2.4.1 选用的原材料必须满足的要求： (6)2.4.2 手糊成型工艺的原材料 (7)2.5手糊成型工艺流程 (14)第三章影响手糊成型制品质量的因素 (17)3.1施工人员因素 (17)3.2施工工艺的影响 (17)3.3原材料的影响 (18)4.4含胶量的影响 (19)3.5施工环境的影响 (19)第四章手糊成型工艺中常见的缺陷及解决方法 (21)4.1气泡 (21)4.2流胶 (21)4.3分层 (21)4.4裂纹 (21)结论............................................... 错误！未定义书签。

致谢 (23)参考文献 (24)前言聚合物基复合材料的应用与发展1.1复合材料的定义复合材料（Composite Materials）,一词大约出现在20世纪50年代，由于其具有高度的复杂性多样性存在着多种颇为严格的定义，国内最权威的是两院院士师昌绪给出的比较全面完整的定义，这个定义的叙述是：“复合材料是有有机高分子，无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应而获得原组分所不具备的性能，与一般材料的简单混合有本质的区别。

”1.2复合材料的分类复合材料的分类方法很多。

根据基体材料类型分类，有①金属基复合材料；②无机非金属基复合材料；③聚合物基复合材料。

无机非金属基复合材料中最重要的是陶瓷基复合材料和碳基复合材料如碳/碳复合材料。

在聚合物基复合材料中，又有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料，以及单组分聚合物基复合材料和共混聚合物基复合材料之分。

根据分散相的形态分类，有①连续纤维增强复合材料；②纤维织物、编织体增强复合材料；③片状材料增强复合材料；④短纤维或晶须增强复合材料；⑤颗粒增强复合材料；⑥纳米增强复合材料。

根据增强纤维的类型分类，有①碳纤维复合材料；②玻璃纤维复合材料；③有机纤维复合材料；④硼纤维、碳化硅复合材料；⑤混杂纤维复合材料等。

本文主要介绍聚合物基复合材料的应用与发展。

1.3聚合物基复合材料的应用与发展聚合物基复合材料是一种新型材料，轻质、高强、高模、抗断裂、耐疲劳，对国防工业尤其是航空航天工业特别重要，在国民经济其他工业部门也获得越来越多的应用。

1.3.1复合材料在航空航天工业中的应用与发展不久前，碳纤维复合材料只能在军用飞机上用作主结构，但是，由于技术发展的进步，先进复合材料已开始在民航客机上也应用作主结构，如机身、机翼等。

[1]目前，复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一，逐渐应用于飞机等结构的主承力构件中，西方先进战斗机上复合材料使用量已达结构总重量的25%以上。

飞机结构中，复合材料最常见的结构形式有板壳、实体、夹层、杆梁等结构。

板壳结构如机翼蒙皮，实体结构如结构连接件，夹层结构如某些薄翼型和楔型结构，杆梁结构如梁、肋、壁板。

在航空工业先进国家，树脂基复合材料的总体发展水平很好地满足了当代最新型飞机的相应需求。

尤其对于军用飞机而言，树脂基复合材料结构的设计和制造技术已经达到成熟的工程化应用水平。

表1给出树脂基复合材料在军用飞机上的一些典型用例。

[2]表1 树脂基复合材料在军用飞机上的一些典型用例复合材料在航天上主要应用于固体火箭发动机燃烧室绝热壳体结构，导弹和运载火箭的间段结构、液氢储箱结构、仪器舱结构，导弹和卫星整流罩结构，导弹防热材料以及卫星的各种结构。

航天结构材料也经历了从金属到玻璃钢再发展到ACM的阶段，典型的例子是固体发动机的壳体。

1.3.2在交通运输方面的应用复合材料在汽车、火车、轮船等交通工具中的应用已有半个多世纪的历史，复合材料的产品逐年增加，交通运输业的用量所占比例一直最大。

汽车制造业中，主要使用玻纤增强塑料（热固性和热塑性塑料）用作车身、发动机室内零部件、车顶和进气路管；碳纤维复合材料近年来也日益增多的用于汽车上，主要用作车身外板、车门、进气路管和活门盖等。

1.3.3在建筑工业中的应用建筑业是聚合物复合材料最大的消费行业之一。

多年来，未增强聚合物复合材料一直用于建筑行业空载轴承应用领域，如：辅料、厨房用具、浴室、覆盖层等其他方面。

过去十年间，人们一直致力于将增强聚合物复合材料（PRC）应用到建筑业中的承载应用领域。

一般来讲，RPC材料的潜在优势包括以下几个方面：高强度、高刚度、裁剪的耐久性、良好的疲劳性能、多方面用途装配功能以及较低的维护成本。

因此，调查显示增强聚合物复合材料主要应用于翻修、式样翻新、混凝土的替代增强物等领域；在个别情况下，应用于整个纤维复合材料结构中。

1.3.4在电子工业中的应用电子工业是近20年来迅速发展的高技术产业，电子功能材料是电子元器件和电子装备的基础和支撑，广泛应用在电子行业的各个领域。

随着电子元器件制造技术的飞跃进步，电子产品正向小型轻量薄型化、高性能化、多功能化的方向发展，进而推动电子材料的不断进步。

用复合材料制作的电子功能材料种类很多，最具代表性的是印刷线路板基板材料。

作为连接和支撑电子器件的印刷线路板，它应用在众多的电子产品中，是必不可少的部件。

复合材料在电子工业中的另一大类应用是制作各种天馈线，包括反射面和天线罩，还有馈源、波导等高频部件。

[4]1.3.5在其他方面的应用在造船工业中，复合材料用于生产各种工作艇、渔船、交通船、摩托艇、救生艇、游船、军用的扫雷艇及潜水艇等。

在防腐设备中，复合材料特别是玻璃钢具有较高的耐化学介质腐蚀性，为化工防腐提供了新材料。

用玻璃钢制造的化工腐蚀设备，主要有大型的储槽、容器，传质用各种管道、弯头、三通、管接头等配件，通风管道，咽痛，风机，泵，阀门等。

复合材料还应用于体育用品中的各种体育器材，如撑杆、弓箭、赛车、滑板、赛艇、皮艇、划桨等。

在农渔业方面用于蔬菜、花卉、水产养殖、养鸡、养猪等各种温室，以及粮仓、饲料仓、化粪槽、水渠、喷雾器、花盆、牛奶运送车、粪便运输车等。

1.4复合材料成型工艺复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。

随着复合材料的应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，其老成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20余种，适应着热固性和热塑性复合材料制品的生产。

常见的复合材料成型方法有：（1）喷射成型工艺；喷射成型时通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到开模表面，经辊压、固化制取复合材料制件的方法。

其模具的准备与材料准备等与手糊成型基本相同，主要改革是使用一台喷射设备，将手工裱糊与叠层工序变成了喷枪的机械连续作业。

喷射成型一般将分装在两个罐中的混有引发剂的树脂和促进剂的树脂，由液压泵或压缩空气按比例输送从喷枪两侧(或在喷枪内混合)雾化喷出，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，再继续喷射，直至完成坯件制作，最后固化成型。

（2）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）树脂传递模塑（resin transfer moulding,RTM）是从湿法铺层和注塑工艺中演变而来的一种新的复合材料成型工艺。

它是一种适宜多品种、中批量、高质量复合材料制品的低成本技术。

由于不采用预浸料从而大大降低了复合材料的制造成本。

制造预浸料需要昂贵的设备投资，操作的技术含量又相当高；为防止树脂的反应又常常需要将预浸料存放于低温条件，因此成本相当高。

采用树脂传递模塑工艺时，只需要将形成结构件的相应纤维按一定的取向排列成预成型体，然后向毛坯引入树脂，随着树脂固化，最终制成复合材料结构件。

（3）袋压法（压力袋法）成型；袋压成型包括真空袋、压力袋和真空袋-热压罐成型法。

它是借助成型袋与模具之间抽真空形成的负压或袋外施加压力，使复合材料坯料紧贴模具，从而固化成型的方法。

袋压成型的最大优点是，仅用一个模具，就可以得到形状复杂、尺寸较大、质量较好的制件，也能制造夹层结构件。

下图为真空袋成型的示意图。

（4）手糊成型工艺；手糊（也叫裱糊、层贴）成型是以手工业为主成型复合材料制件的方法。

手糊成型工艺的最大特色是以手工操作为主，适于多品种、小批量生产，且不受制品尺寸和形状的限制。