聚合物基复合材料培训课程

缺点
(1) 生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条 件差； (2) 产品质量不易控制，性能稳定性差； (3) 产品力学性能较低。
2.喷射成型工艺
为改进手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺，是 手糊工艺的变形。
玻璃纤维无捻粗纱
聚酯树脂
加热
引发剂 促进剂
静态混合 脱模
模具
切割 喷枪
固化
喷射 成型
辊压
能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复性好。
压模的设计与制造较复杂，初次
缺 投资较高，制品尺寸受设备限制，一 点 般只适于制备中、小型玻璃钢制品。
(片状模塑料， )的特点
基本组成：不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联 剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合物浸 渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，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材料。
环氧树脂
分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个 别外，它们的相对分子质量都不高。
分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团 可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活 泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不 溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。
增稠剂
在压制成型、贮存、运输过程 中均需要有较高的粘度(制备时要求 粘度低，浸渍纤维)，粘度的提高通 过增稠剂实现。
通过增稠剂控制从生产到使用 全过程的粘度变化。
常用的增稠剂：
族金属氧化物或氢氧化物： 、 ()2、 、 ()2
应用较广的增稠剂 特点：增稠速度快，短时 间内能达到最高粘度。
CH2 CH O
酚醛树脂
酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一般常指由苯 酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。
OH
苯酚
O HCH
甲醛
热塑性树脂
具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物，受热软化 (或熔化)，冷却变硬，这个过程可反复进行。
CH2 CH2 n 聚乙烯
CH2 CH n CH3
聚丙烯
CH2 CH Cl
固化 脱模 后处理
手糊成型工艺流程
检验
制品
胶衣是赋予复合材料制品表 面的一层美观、耐化学品侵 蚀、耐擦伤和耐老化等的对 其起到保护作用的表面涂层。
待浸树脂的 增强材料
压实辊
树脂
可选用胶衣
手糊成型示意图
优 点
(1) 不受尺寸、形状的限制，适宜尺寸大、批量小、 形状复杂产品的生产； (2) 设备简单、投资少、设备折旧费低，成本低； (3) 工艺简单； (4) 可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要 求； (5) 产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。
根据增强体和基体材料种类的不同，需要 应用不同的制造工艺和方法。
制造方法
根据基体材料不同分类：
热固性树脂复合材料的制造方法：手糊成型 法、喷射成型法、模压成型法、注射成型法、成 型法(注射成型法)等。
热塑性复合材料的制造方法：模压成型法、 注射成型法、成型法、真空热压成型法、缠绕成 型法等。
热固性树脂复合材料的制造方法
聚合物基复合材料 陶瓷基复合材料
上海交通大学 材料科学与工程学院
2010.12.18
聚合物基复合材料内容
概述 制作工艺与方法 应用
定义
聚合物基复合材料：以聚合物为基体的复合材料。
复合材料中研究最早、发展最快的一类复合材料。在 现代复合材料领域中占有重要的地位，在国民经济建设中 发挥了越来越重要的作用。
3.模压成型工艺
定义
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。
有较高的生产效率，适于大批量生产，制品
优 点
尺寸精确，表面光洁，可以有两个精制表面， 价格低廉，容易实现机械化和自动化，多数结 构复杂的制品可一次成型，无需有损于制品性
聚氯乙烯
CH2 CH n 聚苯乙烯
CH2 O n
聚甲醛
HO
CH 3 C CH 3
O OC
n
O H OC H 2 C H 2 OC
O COn
聚碳酸酯
聚对苯二甲酸乙二醇酯
O
+ H OC H 2 C H 2O H H OC
O CO H
聚合物基复合材料的制造技术
聚合物基复合材料的制造把复合材料的制 造和产品的制造融合为一体。
不饱和聚酯
聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯。 饱和聚酯：没有非芳族的不饱和键
O CO
不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸 酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不 饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。
不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定 量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之 为不饱和聚酯树脂。
1.手糊成型工艺 2.喷射成型工艺 3.模压成型工艺 4.层压成型工艺 5.缠绕成型工艺
热固性树脂复合材料的制造方法
6.挤出成型工艺 7.注射成型工艺 8.树脂传递模塑 9.反应注射模塑和增强型反应注射模
1.手糊成型工艺
模具 准备
树脂胶 液配制
增源自文库材 料准备
涂脱模剂
手糊成型
纤维增强材料和树 脂胶液在模具上铺 覆成型，室温(或加 热)、无压(或低压) 条件下固化，脱模 成制品的工艺方法。
聚合物复合材料的分类与结构形
式
分类
增强纤维种类
玻璃纤维增强型 碳纤维增强型
芳纶纤维增强型
通用型
基体材料性能
耐化学介质腐蚀型
复
耐高温型
合 材 料
复合材料成型 固化方式
阻燃型 常温常压固化成型
高温加压固化成型
聚合物基体的 结构形式
热固性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料
1. 不饱和聚酯树脂 2.环氧树脂 3.酚醛树脂
工艺流程
优 点
(1)生产效率比手糊法提高2~4倍； (2)利用粗纱代替织物，降低了材料成本； (3)成型过程中无接缝，制品的整体性好； (4)减少了飞边、裁屑和剩余胶液的损耗； (5)可自由调节产品壁厚、纤维与树脂的比 例及纤维的长度。
缺 点
(1) 产品的均匀程度在很大程度上取决于操 作工人的熟练程度； (2) 树脂含量高，增强纤维短，制品的强度 较低，耐温性能差； (3) 因过量喷涂而造成原材料损耗大； (4) 阴模成型比阳模成型难度大，小型制品 比大型制品难度大； (5) 现场粉尘大，工作环境恶劣； (6) 初期投资比手糊成型大。