模压成型

1－纸浆填充脲醛；
2－纸浆填充三聚腈胺甲醛 3－木浆填充酚醛
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
（6） 其他 树脂含量高 挥发份含量高 纤维长度短 模具光洁
课件
流动性大。过高影响产品质量，增 加产品成本。 流动性大。过大产品收缩率大，易 生产翘曲变形。 流动性大。但增强效果差。
热固性聚合物的流动性，其影响因素十分复杂。
第四章 模压成型
流动性＝f（γ，T，t· · · · · · ） （热固性树脂）
课件
4.2.3
γ——剪切速率;
T——温度;
t——时间
模 （1）压力的影响 压 料 成型压力↑ → 剪切速率↑，流动性↑ 的 工 原因：压力增加时，可提高聚合 流 时间温度一定 艺 物剪切变形和剪切速率 ， 动 速 性 使大分子链局部取向，以 度 及 及部分分子链断裂 ，分子 影 量减小等因素导致流动性 响 增加。如右图 。 因 素
第四章 模压成型
2）、纤维长度 过长—— 结团、不利于捏合 过短—— 影响强度 机械预混 20～40 mm
课件
4.2.2 模 压 料 的 制 备 及 质 量 控 制
手工预混
30～50 mm
3）、浸渍时间（捏合时间） 浸透的前提下，尽可能缩短浸渍时间，因为捏合时 间长，纤维强度损失大。
第四章 模压成型
流动性大。
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
课件
应该指出： 模压料熔体只要求有合适的流动性，并不 是流动性愈大愈好。流动性过大会产生一 系列不良现象。 浪费材料 如：
和模时溢料过多； 质量不好
纤维与树脂离析； 产品不同部位聚胶、贫胶。
第四章 模压成型
4.2.3.2 模压料的收缩率
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
课件
流动性差，需选用较高成型温度、压力，不易成 型复杂制品。 流动性过小，物料不能充满模腔或局部缺料，无 法成型。
热塑性聚合物，其流动性控制较简单，温度升高 即可达到粘流状态，使物料充满模具，冷却后即失去 流动性，制品定型。
4.1
第四章 模压成型
课件
4.1
电机冲压模具
模压成型设备
概 述
汽车冲压模具
塑料椅模具
第四章 模压成型
课件
4.1 概 述
数控模式水泥彩瓦成型机
第四章 模压成型
4.2 模压料 （短纤维模压料）
4.2.1 原料 短纤维增强材料 应用最多的是玻璃纤维；
课件
4.2.1 原 料
树脂基体材料
应用最多的是酚醛、环氧树脂；
（3）、成型工艺条件的影响
即温度制度与压力制度的影响 1）、保温、保压时间延长可减少收缩率 原因： 使制品在模内交联、定型。 2）、冷脱模比热脱模收缩率小
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
原因： 充分固化比固化不充分收缩率小。 3）、一般模压温度低收缩率低。 模压温度对收缩率的影响见表4－4 。
流 动 速 度
时间、压力一定
温度
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
流 动 性
课件
B
C A
Tk
温度
图4-4 温度对热固性聚合物流动性的综合影响 A－总的流动曲线；
B－粘度对流动性影响曲线；
C－固化速度对流动性影响曲线
第四章 模压成型
4.2.3
温度与粘度的关系可由公式（4-3）表示：
第四章 模压成型
4.2.2.2 短纤维模压料的质量控制
课件
4.2.2 模 压 料 的 制 备 及 质 量 控 制
指标： 树脂含量；挥发物含量；不溶性树脂含量。
见P76 表4-2 生产过程原材料控制： 1）、树脂溶液粘度 一般情况下降低胶液粘度，有利于对纤维浸渍，并 可减少捏合过程的强度损失。 粘度过低时影响树脂对纤维的粘结。
压力
第四章 模压成型
（2）温度的影响 在较低温度范围内T↑ → η↓ → 流动性↑ 温度继续升高 → 流动性↓
课件
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
原因： 温度升高时，分子链活动能力增加，分子间作用 力减小，流动性增加。温度继续升高，聚合物交 联反应加快，占居主导地位，则流动性下降。 如右图， 温度对流动性 的影响有极值点。 P78 图 4 － 4 在 Tk 以 前 ， 温度起主导作用，T↑→流动 性↑,在 Tk 以后 , 聚合交联速 度起主导作用，T↑→交联速 度↑→流动性↓。
4.2.2 模 压 料 的 制 备 及 质 量 控 制
课件
4）、烘干条件 烘干温度与时间是控制挥发物含量与不溶性树脂含量的主 要因素。 快速固化酚醛预混料：80℃， 20～30min 慢速固化酚醛预混料：80℃， 50～70min 环氧酚醛预混料： 80℃， 20～40min 5）、其他 捏合机结构形式、撕松机结构形式、转速等对质量控 制也有影响。
第四章 模压成型
4、模压成型工艺 4.1 概述
课件
概 述
定义：模压工艺是将一定量的模压料放入金属对模中，在 一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。 加热加压的作用：使模压料塑化、流动,充满空腔,并使树 脂发生固化反应。 当模压料在模具内被加热到一定的温度时，其中树脂 受热溶化成为粘流状态，在压力作用下粘裹着纤维一道流 动，直至充满模腔，此时称为树脂的“粘流阶段”。继续 提高温度，树脂发生交联，流动性很快降低，表现为一定 的弹性，最后失去流动性，树脂成为不溶不熔的体形结构， 此时称“硬化阶段”。 模压成型工艺的分类：
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4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
模压制品从模具脱出后尺寸减小的特性称模压料的收 缩性。这种收缩由制品的热收缩（可逆收缩）和化学收缩 （不可逆收缩）组成。
实际收缩率
ab 100 % Q实＝ b
计算收缩率
cb 100 % Q计＝ b
a——制品在压制温度下的尺寸，mm b——制品在室温下的尺寸，mm c——模具空腔在室温下的尺寸，mm
作业：1、简述短纤维模压料制备工艺流程。 2、简述树脂溶液粘度对短纤维模压料质量的影响。
第四章 模压成型
4.2.2 模 压 料 的 制 备 及 质 量 控 制
图4－2 撕松机结构示意图 1-电机；2-机体；3-配重；4-进料辊； 5、6-撕料辊；7-罩体
课件
第四章 模压成型
4.2.3 模压料的工艺性及其影响因素
辅助材料
4.2.2 模压料的制备及质量控制 4.2.2.1 短纤维模压料的制备 可采用手工预混法或机械预混法。
第四章 模压成型
4.2.2 模 压 料 的 制 备 及 质 量 控 制
工艺流程：
课件
树脂调配 ↓ 玻璃纤维→热处理→切割→混合→撕松→烘干→模压料 模压料配方： 生产步骤： 设 备： P75，表4-1 以镁酚醛为例 P75 ，8条 主要有纤维切割机、捏合机、撕松机
AM
0
3 .4 w
η0——剪切速度较低时的表观粘度 A ——经验常数 Mw——重均分子量
第四章 模压成型
4.2.3
课件
b、刚性高分子流动性差，由于刚性高分子的链段长， 因此流动困难。
c、分子量相同，支链愈多、愈短，粘度愈低，流动愈 模 好。 压 料 （5）高聚物分子量分布的影响 的 工 在剪切速率小时，分子量分布宽的比分子量分布 艺 窄的粘度高。 性 及 在剪切速率大时，分子量分布宽的比分子量分布 影 窄的粘度小。见图4-5 响 因 素
第四章 模压成型
logη
课件
3 1 2
1 2
流 动 速 度 （
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
6 5 2 1 0
4 3 g/s)
logγ
4
8
12
16
20
24
加热时间（min）
图4－5 分子量分布不同对 流动曲线的影响 1－分子量分布宽； 2－分子量分布窄
图4－6 流动试验曲线
课件
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
模压料的工艺性：流动性、收缩率、压缩性。
4.2.3.1 模压料的流动性
是指在一定温度和压力下模压料充满模腔的能力。
一般地讲： 流动性好，可选用较低成型温度、压力，能 成型复杂制品。 流动性过大，会导致树脂流失或纤维局部聚 集，制品性能下降。
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
制品收缩的原因： 热收缩与结构（化学）收缩。 一般模压料的线膨胀系数比模具材料大。热固性 塑料线膨胀系数与成型收缩率见表4－3。
课件
热收缩是普通材料具有的普遍规律，一般是热胀冷 缩（少数材料例外），热收缩是可逆的。 结构收缩是指由于树脂缩聚反应，分子交联，链段 之间更加紧密，低分子逸出等引起的不可逆收缩。
4.1
第四章 模压成型
课件
概 述
（5）碎布料模压 将预浸胶布剪成碎块放入模具，压成制品。 （6）缠绕模压 将浸胶的玻璃纤维或布带缠绕在模型上，进行模压。 （7）预成型坯模压 先将短切纤维制成制品形状，置入模具，加入树脂后进行 模压。 预成型坯工艺是比较困难的，是研究方向之一 （8）定向铺设模压 将单向预浸渍布或纤维，定向铺设，进行模压。
第四章 模压成型
（2）、模具结构和制品形状的影响
课件
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
模具的结构不同对制品的收缩尺寸也有影响，模具 刚度不够时，压制时变形会使尺寸增大，特别对较薄的 制品因为压制时的变形，使制品尺寸有时会大于模具尺 寸。因此，要根据生产经验考虑模具结构的影响。
课件
4.3.1 .1 SMC的特点
SMC 的基本组成： SMC 是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、 引发剂、交联剂、低收缩率添加剂、填料、内脱模剂、 着色剂等混合物浸渍短切玻纤或玻纤毡，两表面加上保 护膜（聚乙烯或聚丙烯薄膜）形成的片状模压成型中间 材料。 使用时除去薄膜,按尺寸裁剪,然后进行模压成型。 片状模塑料自 60 年实现了工业化生产以来，可以说 它是近40多年来，树脂基复合材料最显著的成就之一。
课件
压缩比过大，即模压料过于蓬松，给装模带来困难， 对于压缩比太大的模压料，一般需要采取预成型工艺。 纤维状的模压料的压缩比一般为6～10。
作业：1、什么是模压料的收缩性？由哪几种收缩组成？ 2、简述成型工艺条件对模压制品收缩率的影响。
第四章 模压成型
4.3 SMC成型工艺
4.3.1 SMC的特点与种类
课件
4）、一般提高成型压力，可使制品密实，减少收缩率。 模压压力对收缩率的影响见表4－5。
4.2.3.3 模压料的压缩性
压缩比： 是指模压料和模压制品比容的比值。 即制品密度与模压料密度的比值。
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
模压料比容 制品密度 压缩比＝ ＝ 制品比容 模压料密度
原因： 在固化前的一段时间内，粘度对温度敏感，随 时间增加，聚合物内部温度提高，粘度下降， 流动性提高。过此之后聚合交联反应进一步进 行，并且占据了主要地位，分子量迅速增加， 流动性下降。
课件
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
（4）高聚物分子结构的影响
课件
a、分子量愈大，粘度愈大。分子量愈大一般链段愈多， 分子链重心的相对移动愈难，即粘度愈大，流动性愈差。 粘度与分子量间的关系：
4.1
第四章 模压成型
按增强材料物态和模压料品种分类。
课件
概 述
（1）纤维料模压 树脂预混或预浸短切纤维，然后模压成型制品。 （2）织物模压 将预先织成所需形状的二向三向或多向织物，经树脂 浸渍后进行模压。 （3）层压模压 将预先浸渍好树脂的玻纤布或毡，剪成所需形状，经 叠层放入模具进行模压。 （4）SMC模压 将SMC片材（片状模塑料），经剪裁，铺层，然后进 行模压。适合于大型制品的加工（例汽车外壳，浴缸等）， 此工艺方法先进，发展迅速。
H
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模 RT P78 Ae 压 料 （3）加热时间的影响 的 流 动 工 当温度、压力一定时， 速 艺 度 加热时间的影响十分显著。 性 在开始一段时间内 及 t↑→流动性↑→ 继续延 影 长时间 → 流动性↓ 响 见右图4－3。 因 素
温度、压力一定
时间
第四章 模压成型
4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
第四章 模压成型
模压料收缩的影响因素：
（1）、原材料的影响 a、环氧树脂比酚醛树脂、聚酯树脂的收缩率小。
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4.2.3 模 压 料 的 工 艺 性 及 影 响 因 素
原因：环氧树脂固化时无小分子逸出；酚醛树脂固化 时有小分子逸出；聚酯树脂固化时苯乙烯交联 剂单体转化的收缩较大，另外部分苯乙烯逸出。 b、模压料中多加入纤维及填料可降低收缩率。 原因：玻纤及填料的收缩率小于树脂。 加入热塑性树脂粉可显著降低制品收缩，后面课 程讨论。