热固性复合材料成型工艺 ppt课件
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❖ 缺点：
劳动密集型的成型方法，生产效率低—喷射成型工艺 制品质量与操作者的技术水平有关 生产周期长 制品力学性能较其他方法低—袋压成型工艺
原材料
❖ 玻璃纤维及其织物
选择依据：容易被树脂浸润
有较好的形变性 满足制品的性能要求 价格便宜 种类：无捻粗纱
无捻粗纱布 短切原丝毡 加捻布 玻璃布袋
❖ 热固性树脂
热固性复合材料成型工艺
手糊成型工艺
➢ 概述 原材料 模具 手糊成型工艺 ➢ 喷射成型工艺 ➢ 袋压成型工艺 ➢ 复合材料夹层结构的制造
概述
❖ 定义：用手工或在机械辅助下将增强 材料和热固性树脂铺覆在模具上，树 脂固化形成复合材料的一种成型方法。
❖ 工序：①增强材料剪裁②模具准备③ 涂擦脱模剂④喷涂胶衣⑤成型操作⑥ 固化⑦脱模⑧修边⑨装配⑩制品。
填料
• 目的：降低固化收缩率和热膨胀系数，减少固化时的 发热量以防龟裂 改善制品的耐热性、电性能、耐磨耗性、表面 平滑性及遮盖力，提高黏度或赋予触变性 降低成本
• 要求：在树脂中的分散性好，吸油量少，不影响树脂固化和贮存稳 定性
• 常用填料：碳酸钙（最普遍，赋予体系触变性） 石棉、铝粉（提高冲击强度） 石英粉、氧化铝（提高压缩强度） 氧化铝、氧化钛（提高黏附力） 三氧化二锑（提高阻燃性） 金属粉、石墨粉（提高导热性和导电性） 滑石粉、石膏粉（降低成本）
• 测定：6转每分钟与60转每分钟时的黏度比（>1.2） • 常用触变剂：气相二氧化硅（10~20μm）
聚氯乙烯细粉 膨润土 超细碳酸钙 • 用量：树脂的1~3% • 作用：在立面上成型时防止树脂流挂、滴落、麻面 使成型操作容易进行
模具
❖ 模具设计的基本原则
符合制品设计的精度要求 有足够的强度和刚度 容易脱模 造价便宜，材料容易得到
（2）过氯乙烯脱模剂 配方：过氯乙烯粉5～10份 甲苯＋丙酮（1：1）95～90份 按比例将物料与溶剂混和搅拌，放入密闭容器中（不
能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。 （3）聚苯乙烯溶液脱模剂
配方：聚苯乙烯粉 5份 甲苯 95份
称量混合，搅拌均匀后，密封放置7天左右，若完全溶 解，搅拌均匀即可使用。
力学性能、耐腐蚀性能好 固化收缩率低 脆性较大
酚醛树脂
黏度小，浸润性好
阻燃性能好，燃烧时烟密
在较低温度下，固化周期 度低，毒性小
长
价格 便宜 较贵
便宜
辅助材料
脱模剂
脱模剂应具备的条件： （1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小； （2）成膜迅速、均匀、光滑； （3）使用简便、安全，价格便宜。
内脱模剂 用于模压和热固化
❖ 缺点：甲苯有毒
❖ 优点：脱模容易，成模速度快
3 蜡类、油酯类脱模剂 （1）蜡类脱模剂（蜡型脱模剂）
使用方便、省工省时、价格便宜，脱模效果好，使用广泛 。
（2）油酯类脱模剂
a、硅酯脱模剂
硅酯 甲苯
100份 100份
b、其他油脂脱模剂
耐热机油，硅油，凡士林油，变压器油等。
4 脱模剂复合使用
对大型制品或外型复杂的制品，多采 用几种脱模剂复合使用，效果较好。
要求：
① 能够配制成黏度适宜的胶液 ② 能在室温或较低温度下凝胶、固化，固化时无低分子物产生 ③ 无毒或低毒 ④ 价格便宜，来源广泛
工艺性能
制品性能
不饱和 聚酯树脂
黏度小，浸润性好
力学性能低，耐酸性好
胶液的使用期调节范围广 固化收缩率大，表面质量
较差
环氧树脂
黏度较大，使用时要加入 稀释剂 固化剂用量变动范围小， 胶液使用期不易调整 用胺类化合物作固化剂时 毒性较大
（3）水泥
制造方便，成本低，有一定强度，适合于制造形状简 单，表面要求不高的制品。
（4）石蜡
适合于制作难以取出的型心，一次性使用，成型后融 化掉。
（5）泡沫塑料：不取出的模芯部分 （6）低熔点合金：58%铋和42%锡，熔点135oC
可溶性盐：60~70%磷酸铝，30~40%碳酸钠，5~8%偏硼 酸钠，2%石英粉，用于不易取出的复杂模具 （7）金属
模具的结构形式
模具的结构
单模 阳模 对模 阴模
拼装模
❖ 模具材料选择：
（1）木材
要求均质、无节。常用红松、银杏、枣木等。木材模 具表面需要封孔处理。其特点是质轻、易加工；但不耐久 。适合于小批量生产小型制品。
（2）石膏
用半水石膏成型。制造简便，造价低；不耐用，怕冲 击，适合于小批量生产形状复杂的制品。
❖ 优点：脱模效果好，使用方便，材料易得。
❖ 缺点：薄膜的柔韧性、帖服性差，不能用于形状
复杂的制品。
2 混合溶液型脱模剂 （1）聚乙烯醇脱模Байду номын сангаас的配制
在搅拌状态下，用水将聚乙烯醇加热溶解（水温约 95℃），冷却到室温，往里滴加乙醇或丙酮（边加边搅拌）
。 加入甘油可增加膜的柔韧性； 加入少量洗衣粉，可使成膜均匀； 加入少量蓝、红墨水可防止漏涂； 需要干燥快则适当多加乙醇或丙酮。
❖ 脱模剂按用途分为 外脱模剂 用于手糊和冷固化
薄膜型脱模剂
❖ 按性状分为 混合溶液型脱模剂
油蜡型脱模剂
1 薄膜型脱模剂
最常用的有：聚酯薄膜、玻璃纸、聚氯乙烯 薄膜、聚乙烯薄膜等。
其中聚酯薄膜应用最普遍，使用厚度一般为 0.04 mm 、0.02 mm。
❖ 使用方法：铺在模具上，或用凡士林贴在模具上 。
面层
短切毡
短切毡或粗砂布 短切毡 表面毡 胶衣层 脱模剂 模具
典型的手糊成型复合材料结构
实例1 餐桌椅手糊成型
实例2 张家界景区游览车复合材料车体的手糊成型
❖ 优点：
操作简便，操作者容易培训 设备投资少，生产费用低 能生产大型的和复杂结构的制品 制品的可设计性好，且容易改变设计 模具材料来源广 可以制成夹层结构
常用钢材、铸铝等。耐久、不易变形；但加工费用高 。适合于小型、大批量生产的高精度制品。 （8）玻璃钢
由木模或石膏模翻制。质轻、耐久、制造方便。适合 于中小型制品的批量生产。
颜料糊
•
要求
① 在树脂中易分散，无色斑和分色现象，着色力大
② 不影响树脂的黏度和固化
③ 有机过氧化物的存在或成型时加热不会变色或褪色
④ 贮存时不会引起树脂凝胶、色泽沉降或分离等现象
•
种类
① 有机颜料：着色力强、分散性好、透明度高 ② 无机颜料：耐候性、耐氧化性和耐溶剂性好
触变剂
• 触变性：在混合搅拌、涂刷等动作状态下，树脂黏度变低，而 静止时黏度又变高的性质
劳动密集型的成型方法，生产效率低—喷射成型工艺 制品质量与操作者的技术水平有关 生产周期长 制品力学性能较其他方法低—袋压成型工艺
原材料
❖ 玻璃纤维及其织物
选择依据：容易被树脂浸润
有较好的形变性 满足制品的性能要求 价格便宜 种类：无捻粗纱
无捻粗纱布 短切原丝毡 加捻布 玻璃布袋
❖ 热固性树脂
热固性复合材料成型工艺
手糊成型工艺
➢ 概述 原材料 模具 手糊成型工艺 ➢ 喷射成型工艺 ➢ 袋压成型工艺 ➢ 复合材料夹层结构的制造
概述
❖ 定义：用手工或在机械辅助下将增强 材料和热固性树脂铺覆在模具上，树 脂固化形成复合材料的一种成型方法。
❖ 工序：①增强材料剪裁②模具准备③ 涂擦脱模剂④喷涂胶衣⑤成型操作⑥ 固化⑦脱模⑧修边⑨装配⑩制品。
填料
• 目的：降低固化收缩率和热膨胀系数，减少固化时的 发热量以防龟裂 改善制品的耐热性、电性能、耐磨耗性、表面 平滑性及遮盖力，提高黏度或赋予触变性 降低成本
• 要求：在树脂中的分散性好，吸油量少，不影响树脂固化和贮存稳 定性
• 常用填料：碳酸钙（最普遍，赋予体系触变性） 石棉、铝粉（提高冲击强度） 石英粉、氧化铝（提高压缩强度） 氧化铝、氧化钛（提高黏附力） 三氧化二锑（提高阻燃性） 金属粉、石墨粉（提高导热性和导电性） 滑石粉、石膏粉（降低成本）
• 测定：6转每分钟与60转每分钟时的黏度比（>1.2） • 常用触变剂：气相二氧化硅（10~20μm）
聚氯乙烯细粉 膨润土 超细碳酸钙 • 用量：树脂的1~3% • 作用：在立面上成型时防止树脂流挂、滴落、麻面 使成型操作容易进行
模具
❖ 模具设计的基本原则
符合制品设计的精度要求 有足够的强度和刚度 容易脱模 造价便宜，材料容易得到
（2）过氯乙烯脱模剂 配方：过氯乙烯粉5～10份 甲苯＋丙酮（1：1）95～90份 按比例将物料与溶剂混和搅拌，放入密闭容器中（不
能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。 （3）聚苯乙烯溶液脱模剂
配方：聚苯乙烯粉 5份 甲苯 95份
称量混合，搅拌均匀后，密封放置7天左右，若完全溶 解，搅拌均匀即可使用。
力学性能、耐腐蚀性能好 固化收缩率低 脆性较大
酚醛树脂
黏度小，浸润性好
阻燃性能好，燃烧时烟密
在较低温度下，固化周期 度低，毒性小
长
价格 便宜 较贵
便宜
辅助材料
脱模剂
脱模剂应具备的条件： （1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小； （2）成膜迅速、均匀、光滑； （3）使用简便、安全，价格便宜。
内脱模剂 用于模压和热固化
❖ 缺点：甲苯有毒
❖ 优点：脱模容易，成模速度快
3 蜡类、油酯类脱模剂 （1）蜡类脱模剂（蜡型脱模剂）
使用方便、省工省时、价格便宜，脱模效果好，使用广泛 。
（2）油酯类脱模剂
a、硅酯脱模剂
硅酯 甲苯
100份 100份
b、其他油脂脱模剂
耐热机油，硅油，凡士林油，变压器油等。
4 脱模剂复合使用
对大型制品或外型复杂的制品，多采 用几种脱模剂复合使用，效果较好。
要求：
① 能够配制成黏度适宜的胶液 ② 能在室温或较低温度下凝胶、固化，固化时无低分子物产生 ③ 无毒或低毒 ④ 价格便宜，来源广泛
工艺性能
制品性能
不饱和 聚酯树脂
黏度小，浸润性好
力学性能低，耐酸性好
胶液的使用期调节范围广 固化收缩率大，表面质量
较差
环氧树脂
黏度较大，使用时要加入 稀释剂 固化剂用量变动范围小， 胶液使用期不易调整 用胺类化合物作固化剂时 毒性较大
（3）水泥
制造方便，成本低，有一定强度，适合于制造形状简 单，表面要求不高的制品。
（4）石蜡
适合于制作难以取出的型心，一次性使用，成型后融 化掉。
（5）泡沫塑料：不取出的模芯部分 （6）低熔点合金：58%铋和42%锡，熔点135oC
可溶性盐：60~70%磷酸铝，30~40%碳酸钠，5~8%偏硼 酸钠，2%石英粉，用于不易取出的复杂模具 （7）金属
模具的结构形式
模具的结构
单模 阳模 对模 阴模
拼装模
❖ 模具材料选择：
（1）木材
要求均质、无节。常用红松、银杏、枣木等。木材模 具表面需要封孔处理。其特点是质轻、易加工；但不耐久 。适合于小批量生产小型制品。
（2）石膏
用半水石膏成型。制造简便，造价低；不耐用，怕冲 击，适合于小批量生产形状复杂的制品。
❖ 优点：脱模效果好，使用方便，材料易得。
❖ 缺点：薄膜的柔韧性、帖服性差，不能用于形状
复杂的制品。
2 混合溶液型脱模剂 （1）聚乙烯醇脱模Байду номын сангаас的配制
在搅拌状态下，用水将聚乙烯醇加热溶解（水温约 95℃），冷却到室温，往里滴加乙醇或丙酮（边加边搅拌）
。 加入甘油可增加膜的柔韧性； 加入少量洗衣粉，可使成膜均匀； 加入少量蓝、红墨水可防止漏涂； 需要干燥快则适当多加乙醇或丙酮。
❖ 脱模剂按用途分为 外脱模剂 用于手糊和冷固化
薄膜型脱模剂
❖ 按性状分为 混合溶液型脱模剂
油蜡型脱模剂
1 薄膜型脱模剂
最常用的有：聚酯薄膜、玻璃纸、聚氯乙烯 薄膜、聚乙烯薄膜等。
其中聚酯薄膜应用最普遍，使用厚度一般为 0.04 mm 、0.02 mm。
❖ 使用方法：铺在模具上，或用凡士林贴在模具上 。
面层
短切毡
短切毡或粗砂布 短切毡 表面毡 胶衣层 脱模剂 模具
典型的手糊成型复合材料结构
实例1 餐桌椅手糊成型
实例2 张家界景区游览车复合材料车体的手糊成型
❖ 优点：
操作简便，操作者容易培训 设备投资少，生产费用低 能生产大型的和复杂结构的制品 制品的可设计性好，且容易改变设计 模具材料来源广 可以制成夹层结构
常用钢材、铸铝等。耐久、不易变形；但加工费用高 。适合于小型、大批量生产的高精度制品。 （8）玻璃钢
由木模或石膏模翻制。质轻、耐久、制造方便。适合 于中小型制品的批量生产。
颜料糊
•
要求
① 在树脂中易分散，无色斑和分色现象，着色力大
② 不影响树脂的黏度和固化
③ 有机过氧化物的存在或成型时加热不会变色或褪色
④ 贮存时不会引起树脂凝胶、色泽沉降或分离等现象
•
种类
① 有机颜料：着色力强、分散性好、透明度高 ② 无机颜料：耐候性、耐氧化性和耐溶剂性好
触变剂
• 触变性：在混合搅拌、涂刷等动作状态下，树脂黏度变低，而 静止时黏度又变高的性质