第5章、模压成型工艺

第5章、模压成型工艺

§5-1、概述

定义：将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下，固化成型制品的一种方法。

工艺过程：加热和加压（高压）

物料角度：塑化，流动，固化三阶段。

模具要求：高强度，高精度，耐高温。

树脂在成型过程中的两个特定阶段：

(1)粘流阶段：树脂受热熔化，在压力作用下粘裹纤维一起流动至填满模腔的过程。——即物料塑化、流动阶段。

(2)硬固阶段：树脂发生交联，硬固的过程。——即物料固化阶段。

工艺分类：是根据增强材料物态和模压料品种（模压方式）分类。

按模压材料物态分类：

纤维料模压预混、预浸纤维料加热、加压成型。（单向、线性）

织物模压两向、三向、多向织物浸渍树脂后，加热、加压成型。（平面）

优点：剪切强度明显提高，质量稳定。缺点：成本高碎布料模压预浸碎布料加热、加压成型。（多块，小平面）

SMC模压SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求剪裁下料，多层片材叠合加压而成型。（大面积，多层平面）

预成型坯模压短切纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成型坯，放入模中，倒入树脂混合物，压力成型。（大型、深型、高强、异型、体形、均厚度制品）

按模压成型方式分类：

层压预浸胶布或毡剪成所需形状，层叠后放入金属模内，压制成型。

缠绕预浸的玻纤或布带，缠绕在一定模型上，加热、加压。

（管材）

定向铺设单向预浸料（纤维或无维布）沿制品主应力方向铺设，然后模压成型。

§5-2、模压料

树脂、增强材料、辅助剂构成模压料的三大块。

§5-2-1、原料

1、树脂：

酚醛型（镁、氨酚醛，改性聚乙烯醇缩丁醛），环氧型（634，648，F-46），环氧酚醛型（也可列为酚醛型），聚酯型。

2、增强材料：

纤维型（玻纤，碳纤，尼龙纤），（形状有纤维状，短切毡，布或绳）

3、辅助材料：

稀释剂，玻纤表面处理剂，填料，脱模剂及颜料等。

目的：使模压料具有良好的工艺性和制品的特殊要求。

(1)稀释剂：丙酮、乙醇（非活性）

用途：降低树脂粘度，改进树脂浸渍性能，有活性与非活性之分。

(2)表面处理剂：改进树脂与增强材料的粘结及树脂——纤维界面状态。

种类：对环氧及酚醛模压料，常用的玻纤表面处理剂有KH-550，用量为纯树脂重量的1%，不宜过多或过少。

(3)粉状填料：提高模压料的流动性，降低制品收缩率，提高制品表面的光泽度、质量和均匀性及赋予制品以某种特殊性能。MoS2可提高制品的耐磨性。

§5-2-2、模压料的制备

分为预混法和预浸法两种。

1、短切纤维模压料制备

(1)预混法（手混和机混）

工艺流程：树脂调配

玻璃纤维热处理切割混合撕松烘干模压料

机混法步骤：

a、180℃处理40~60min（350℃处理10~15min），除去玻纤表面石蜡浸润剂，残油量<0.3%。

b、切割成30~50mm长度，疏松。

c、按树脂配方配成胶液，用工业酒精调配胶液密度在1.0g/cm3

d、按纤维：树脂=55：45（质量比）在捏合机内充分混合。（图4-1）

e、捏合的预混料，逐渐加入撕松机撕松。（图4-2）

f、撕松的预混料在网格屏上晾置。

g、80℃烘房中烘20~30min，进一步除去水分和挥发物。

h、装入塑料袋中备用。

(2)预浸法

a、纤维从导架导出，经集束环经入胶槽浸渍。

b、浸渍后，过割胶辊进入第一、二级烘箱烘干。第一级温度110~120℃，第二级温度150~160℃。

c、牵引辊牵出、切割。

三个主要工艺参数：

树脂溶液比重，环氧酚醛(6：4),d=1.00~1.025

烘箱温度

牵引速度

2、模压料质量控制

模压料呈散乱状态，纤维无一定方向，模压时流动性好，适合制造形状复杂的小型制品。因此，控制好质量，对模压特性及制品性能有很大影响。

(1)三项质量控制指标

树脂含量，挥发物含量及不溶性树脂含量。

几种典型模压料质量指标

(2)指标控制方法

取模压料1~1.5g，称重G1（精确至0.001g），放入105±2℃的烘箱内烘30min，取出后在干燥器内冷却至室温，称重G2。

挥发物含量：V%=(G1-G2)/G1×100%

取模压料1~1.5g，称重（精确至0.001g），将其浸入丙酮溶液中浸泡15min，取出放入105±2℃的烘箱内烘30min，在干燥器内冷却至室温，称重G3。称重后将料放入550~600℃炉中灼烧10~20min，将树脂全部烧尽，取出后在干燥器内冷却至室温，再称重G4。

树脂含量：R= [G1 (1-V) - G4]/ G1 (1-V)×100%

不溶性树脂含量：C= (G3- G4)/ [G1 (1-V) - G4] ×100%

测量时要三份平行实验，如模压料中含有无机填料，上述公式需加以修正。

(3)影响模压料质量的几个主要因素

a、树脂溶液粘度

降低粘度：有利于树脂对纤维的浸透和减少纤维强度损失。

过低：导致纤维离析，影响树脂对纤维的粘附。

用加入溶剂调整密度来实现，用密度控制粘度。酚醛预混料树脂胶液粘度控制在

1.00~1.025g/cm3。

b、纤维长度

过长易结团，机混法：长度20~40mm，手混法：长度30~50mm。

c、烘干条件

一般快速固化酚醛型预混料（镁酚醛）烘干温度为80℃，烘干20~30min。

慢速固化酚醛型预混料（氨酚醛）烘干温度为80℃，烘干50~70min。

环氧酚醛型预混料的烘干温度为80℃，烘干20~40min。