聚合物基复合材料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
wk.baidu.com
1
2.2.2各种工艺方法在工艺过程中必须共同遵循的要点
复合材料不论采用哪种成型方法．在工艺过程中必须共同 遵守的要点： （1）要使纤维均匀地按设计要求分布在制品的各个部分 （2）要使树脂适量地均匀地分布在制品的各个部位，并适 当地固化。 （3）在工艺过程中要尽最大的努力减少气泡，降低空隙率， 提高制品的致密性。 （4）充分掌握所用树脂的工艺性能，制定合理的工艺规范。
倍），填料细度为120~300目。
聚合物基复合材料
13
手糊成型的脱模剂
◇手糊成型的脱模剂主要用外脱模剂。常用脱模剂是： ♂液体脱模剂，如聚乙烯醇溶液； ♂薄膜型脱模剂，如聚酯薄膜； ♂油膏、蜡类脱模剂，如硅脂、凡士林油、脱模蜡等。 ◇前述几种脱模剂可以复合使用。
聚合物基复合材料
14
手糊成型的特点
聚合物基复合材料
15
三、喷射成型工艺
▪ 喷射成型技术是手糊成型的改进，属于半机械化生产工艺。 ▪ 喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大，如美
国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%。
▪ 20世纪60年代，我国研究喷射成型，但因原材料质量和环
境污染问题，未能推广，目前用的喷射成型机主要是从美 国进口。
聚合物基复合材料
10
二、手糊成型工艺
▪ 手糊成型工艺也称接触低压成型工艺。 ▪ 它是在成型模具上，以手工或用简单的工具辅助铺放增强
材料、浸渍树脂，施加接触压或较低压力使其固化成型的 工艺方法。
▪ 手糊成型模具也叫接触模具
聚合物基复合材料
11
制作聚合物基复合材料的手糊成型工艺过程
• 将模具打磨抛光后→涂脱模剂和含
聚合物基复合材料
6
（二）热塑性预浸料制造 预浸渍技术
溶液预浸 熔融预浸
预浸料中纤维完 全浸渍树脂
树脂状态不同
膜层叠
粉末浸渍 后浸渍技术
纤维混杂
纤维混编
聚合物基复合材料
预浸料中树脂 以粉末、纤维 包层等形式存 在，对纤维的 完全浸渍要在 复合材料成型 过程中完成
7
（1）溶液浸渍 特点：可使纤维完全被树脂浸渍并获得良好的纤维分布； 可采用传统的热固性树脂的设备和类似浸渍工艺；成本较 高并造成环境污染，残留溶剂很难完全除去，影响产品性 能；只适用于可溶性聚合物，对于其他类溶解性差的聚合 物应用受到限制。
（1）轮鼓缠绕法
适用于实验室的研究性工作或小批量生产
聚合物基复合材料
5
（2）陈列铺排法 湿法：许多平行排列的纤维束或织物同时进入胶槽，浸渍 树脂后由剂胶器除去多余胶液，经烘干除去溶剂后，加隔 离纸并经辊压整平，最后收卷。 干法：熔融态树脂从漏槽流到隔离纸上，通过刮刀后在隔 离纸上形成一层厚度均匀的薄膜，经导向辊与平行排列的 纤维或织物叠合，通过热鼓时树脂熔融并浸渍纤维，再经 过辊压使树脂充分浸渍纤维，冷去后收卷。
聚合物基复合材料
（2）熔融预浸 要求：树脂熔体黏度足够低，且高温长时间内稳定性要好， 使高粘度的熔融态树脂在较短的时间内完全浸渍纤维
聚合物基复合材料
8
（3）膜层叠 将增强剂与树脂薄膜交替铺层，在高温高压条件下使树脂熔融 并浸渍纤维，制成平板或其它一些形状简单的制品的方法。
特点：适用性强，工艺及设备简单
（4）粉末浸渍 将热塑性树脂制成粒度与纤维直径相当的微细粉末，通过流态 化技术使树脂粉末直接分散到纤维中，经热压熔融即可制得充 分浸渍的预浸料
聚合物基复合材料
2
▪ 2.2.3 聚合物基复合材料的制备方法
一、预浸料及其制备方法 预浸料是将树脂体系浸涂到纤维或纤维织物上，通过一定 的处理过程后贮存备用的半成品，预浸料是一个总称。 一般预浸料在-18℃下存储以保证使用时具有合适的粘度、 铺复性和凝胶时间等工艺性能，复合材料制品的力学及化 学性质在很大程度上取决于预浸料的质量。
特点：预浸料具有一定的柔软性，铺层工艺性好，成型工艺性 好，是一种被广泛采用的纤维增强热塑性树脂复合材料的制造 技术
聚合物基复合材料
9
（5）纤维混编 将基体先纺成纤维，再使其与增强纤维共同纺成混杂纱线 或编织成适当形式的织物，在物品成型过程中，树脂纤维 受热熔化并浸渍增强纤维。 特点：工艺简单，预浸料有柔性，易于铺层操作，在制品 的成型阶段，需要足够高的温度，压力及足够的时间，且 浸渍难以完全。
聚合物基复合材料
3
预浸料分类： 按照增强材料的纺织形式分为：预浸带、预浸布、无 纺布等； 按照纤维排布方式：单向预浸料、织物预浸料等； 按照纤维类型：玻璃纤维预浸料；碳纤维预浸料、有 机纤维预浸料等；
聚合物基复合材料
4
（一）热固性预浸料的制备 按照浸渍设备和制造方法的不同，热固性纤维增强树脂预 浸料的制备分为轮鼓缠绕法和陈列铺排法。
聚合物基复合材料
12
手糊成型的辅助材料
▪ 手糊成型的辅助材料主要有填料和色料。 ▪ 可以作为填料的材料包括高岭土、云母粉、玻璃微珠、石
英粉、滑石粉、碳酸钙、活性二氧化硅、石墨、铁粉、铝 粉、氧化铁粉、氢氧化铝粉等。
▪ 在树脂基复合材料中加入填料的目的是为了降低成本和改
善性能。
▪ 填料加入量一般为树脂的15%~30%（有时会超过1~2
2.2 纤维增强复合材料的制备方法
▪ 2.2.1 聚合物基复合材料的工艺特点
▪ 聚合物基复合材料在性能方面有许多独到之处，其成型工
艺与其它材料加工工艺相比也有其特点： （1）材料的成型与制品的成型是同时完成的，复合材料的
生产过程也就是复合材料制品的生产过程。 （2）树脂基复合材料的成型比较方便。
聚合物基复合材料
固化剂的树脂混合物→将增强纤维 编织布铺放在模具中→用刷子、压 辊或刮刀挤压织物，使其均匀浸胶 并排除气泡法将树脂涂覆在其上 （反复铺放纤维和刷涂树脂），直 至预定的厚度→晾置→常温或加温 （通过红外辐射或连模具送入电热 固化炉窑）使树脂固化（硬化）→ 脱模和修整制品（切割飞边、缺陷 修补）→得到聚合物基复合材料。
▪ 手糊成型工艺适应性强，可以成型各种形状的制品，且尺
寸不受限制，但制品的壁厚不易精确控制；
▪ 手糊工艺不宜使用较多的填料，因为树脂中填料过多会降
低其流动性，难以手糊成型；
▪ 模具占用周期长，即成型周期长。 ▪ 操作者体力劳动强度大，劳动条件不佳，不易完善劳动保
护。
▪ 设备简单、适应性广、投资少、见效快。
1
2.2.2各种工艺方法在工艺过程中必须共同遵循的要点
复合材料不论采用哪种成型方法．在工艺过程中必须共同 遵守的要点： （1）要使纤维均匀地按设计要求分布在制品的各个部分 （2）要使树脂适量地均匀地分布在制品的各个部位，并适 当地固化。 （3）在工艺过程中要尽最大的努力减少气泡，降低空隙率， 提高制品的致密性。 （4）充分掌握所用树脂的工艺性能，制定合理的工艺规范。
倍），填料细度为120~300目。
聚合物基复合材料
13
手糊成型的脱模剂
◇手糊成型的脱模剂主要用外脱模剂。常用脱模剂是： ♂液体脱模剂，如聚乙烯醇溶液； ♂薄膜型脱模剂，如聚酯薄膜； ♂油膏、蜡类脱模剂，如硅脂、凡士林油、脱模蜡等。 ◇前述几种脱模剂可以复合使用。
聚合物基复合材料
14
手糊成型的特点
聚合物基复合材料
15
三、喷射成型工艺
▪ 喷射成型技术是手糊成型的改进，属于半机械化生产工艺。 ▪ 喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大，如美
国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%。
▪ 20世纪60年代，我国研究喷射成型，但因原材料质量和环
境污染问题，未能推广，目前用的喷射成型机主要是从美 国进口。
聚合物基复合材料
10
二、手糊成型工艺
▪ 手糊成型工艺也称接触低压成型工艺。 ▪ 它是在成型模具上，以手工或用简单的工具辅助铺放增强
材料、浸渍树脂，施加接触压或较低压力使其固化成型的 工艺方法。
▪ 手糊成型模具也叫接触模具
聚合物基复合材料
11
制作聚合物基复合材料的手糊成型工艺过程
• 将模具打磨抛光后→涂脱模剂和含
聚合物基复合材料
6
（二）热塑性预浸料制造 预浸渍技术
溶液预浸 熔融预浸
预浸料中纤维完 全浸渍树脂
树脂状态不同
膜层叠
粉末浸渍 后浸渍技术
纤维混杂
纤维混编
聚合物基复合材料
预浸料中树脂 以粉末、纤维 包层等形式存 在，对纤维的 完全浸渍要在 复合材料成型 过程中完成
7
（1）溶液浸渍 特点：可使纤维完全被树脂浸渍并获得良好的纤维分布； 可采用传统的热固性树脂的设备和类似浸渍工艺；成本较 高并造成环境污染，残留溶剂很难完全除去，影响产品性 能；只适用于可溶性聚合物，对于其他类溶解性差的聚合 物应用受到限制。
（1）轮鼓缠绕法
适用于实验室的研究性工作或小批量生产
聚合物基复合材料
5
（2）陈列铺排法 湿法：许多平行排列的纤维束或织物同时进入胶槽，浸渍 树脂后由剂胶器除去多余胶液，经烘干除去溶剂后，加隔 离纸并经辊压整平，最后收卷。 干法：熔融态树脂从漏槽流到隔离纸上，通过刮刀后在隔 离纸上形成一层厚度均匀的薄膜，经导向辊与平行排列的 纤维或织物叠合，通过热鼓时树脂熔融并浸渍纤维，再经 过辊压使树脂充分浸渍纤维，冷去后收卷。
聚合物基复合材料
（2）熔融预浸 要求：树脂熔体黏度足够低，且高温长时间内稳定性要好， 使高粘度的熔融态树脂在较短的时间内完全浸渍纤维
聚合物基复合材料
8
（3）膜层叠 将增强剂与树脂薄膜交替铺层，在高温高压条件下使树脂熔融 并浸渍纤维，制成平板或其它一些形状简单的制品的方法。
特点：适用性强，工艺及设备简单
（4）粉末浸渍 将热塑性树脂制成粒度与纤维直径相当的微细粉末，通过流态 化技术使树脂粉末直接分散到纤维中，经热压熔融即可制得充 分浸渍的预浸料
聚合物基复合材料
2
▪ 2.2.3 聚合物基复合材料的制备方法
一、预浸料及其制备方法 预浸料是将树脂体系浸涂到纤维或纤维织物上，通过一定 的处理过程后贮存备用的半成品，预浸料是一个总称。 一般预浸料在-18℃下存储以保证使用时具有合适的粘度、 铺复性和凝胶时间等工艺性能，复合材料制品的力学及化 学性质在很大程度上取决于预浸料的质量。
特点：预浸料具有一定的柔软性，铺层工艺性好，成型工艺性 好，是一种被广泛采用的纤维增强热塑性树脂复合材料的制造 技术
聚合物基复合材料
9
（5）纤维混编 将基体先纺成纤维，再使其与增强纤维共同纺成混杂纱线 或编织成适当形式的织物，在物品成型过程中，树脂纤维 受热熔化并浸渍增强纤维。 特点：工艺简单，预浸料有柔性，易于铺层操作，在制品 的成型阶段，需要足够高的温度，压力及足够的时间，且 浸渍难以完全。
聚合物基复合材料
3
预浸料分类： 按照增强材料的纺织形式分为：预浸带、预浸布、无 纺布等； 按照纤维排布方式：单向预浸料、织物预浸料等； 按照纤维类型：玻璃纤维预浸料；碳纤维预浸料、有 机纤维预浸料等；
聚合物基复合材料
4
（一）热固性预浸料的制备 按照浸渍设备和制造方法的不同，热固性纤维增强树脂预 浸料的制备分为轮鼓缠绕法和陈列铺排法。
聚合物基复合材料
12
手糊成型的辅助材料
▪ 手糊成型的辅助材料主要有填料和色料。 ▪ 可以作为填料的材料包括高岭土、云母粉、玻璃微珠、石
英粉、滑石粉、碳酸钙、活性二氧化硅、石墨、铁粉、铝 粉、氧化铁粉、氢氧化铝粉等。
▪ 在树脂基复合材料中加入填料的目的是为了降低成本和改
善性能。
▪ 填料加入量一般为树脂的15%~30%（有时会超过1~2
2.2 纤维增强复合材料的制备方法
▪ 2.2.1 聚合物基复合材料的工艺特点
▪ 聚合物基复合材料在性能方面有许多独到之处，其成型工
艺与其它材料加工工艺相比也有其特点： （1）材料的成型与制品的成型是同时完成的，复合材料的
生产过程也就是复合材料制品的生产过程。 （2）树脂基复合材料的成型比较方便。
聚合物基复合材料
固化剂的树脂混合物→将增强纤维 编织布铺放在模具中→用刷子、压 辊或刮刀挤压织物，使其均匀浸胶 并排除气泡法将树脂涂覆在其上 （反复铺放纤维和刷涂树脂），直 至预定的厚度→晾置→常温或加温 （通过红外辐射或连模具送入电热 固化炉窑）使树脂固化（硬化）→ 脱模和修整制品（切割飞边、缺陷 修补）→得到聚合物基复合材料。
▪ 手糊成型工艺适应性强，可以成型各种形状的制品，且尺
寸不受限制，但制品的壁厚不易精确控制；
▪ 手糊工艺不宜使用较多的填料，因为树脂中填料过多会降
低其流动性，难以手糊成型；
▪ 模具占用周期长，即成型周期长。 ▪ 操作者体力劳动强度大，劳动条件不佳，不易完善劳动保
护。
▪ 设备简单、适应性广、投资少、见效快。