第第6 6章章 复合材料成型工艺复合材料成型工艺6.1 概述概述制品成型特点制品成型特点 与其它材料不同，与其它材料不同，复合材料的材料和制复合材料的材料和制品是在同一个成型工艺过程中一次形成品是在同一个成型工艺过程中一次形成的。的。复合材料】手煳成型工艺及设备课件生产中建立起来的成型方法有：生产中建立起来的成型方法有：1.手糊成型手糊成型2.真空袋压法成型真空袋压法成型3.压力袋成型压力袋成型4.树脂注射和树脂传递成型树脂注射和树脂传递成型5.喷射成型喷射成型6.真空辅助树脂注射成型真空辅助树脂注射成型7.夹层结构成型夹层结构成型复合材料】手煳成型工艺及设备课件生产中建立起来的成型方法有：生产中建立起来的成型方法有： 8. 模压成型模压成型 9. 注射成型注射成型10. 挤出成型挤出成型11. 纤维缠绕成型纤维缠绕成型12. 拉挤成型拉挤成型13. 连续板材成型连续板材成型14. 层压层压或卷制成型或卷制成型15. 热塑性片状模塑料热冲压成型热塑性片状模塑料热冲压成型16. 离心浇铸成型离心浇铸成型其中，其中，9，10，15为热塑性树脂基复合材为热塑性树脂基复合材料成型工艺料成型工艺复合材料】手煳成型工艺及设备课件选择成型工艺方法的原则选择成型工艺方法的原则 选择成型方法时，必须同时满足材料性能、产选择成型方法时，必须同时满足材料性能、产品质量和经济效益等多种因素，具体包括：品质量和经济效益等多种因素，具体包括： 1.产品的外形构造和尺寸大小产品的外形构造和尺寸大小 2.产品性能和质量要求（如材料的物化性能、产品性能和质量要求（如材料的物化性能、 产品的强度及表面粗糙度等）产品的强度及表面粗糙度等） 3.生产批量的大小及供应时间（允许的生产生产批量的大小及供应时间（允许的生产周期）周期） 4.企业可提供的设备条件及资金企业可提供的设备条件及资金 5.综合经济效益综合经济效益复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2 6.2 手糊成型工艺及设备手糊成型工艺及设备 手手糊糊成成型型又又称称接接触触成成型型。是是用用纤纤维维增增强强材材料料和和树树脂脂胶胶液液在在模模具具上上铺铺敷敷成成型型，在在室室温温或或加加热热无无压压（或或低低压压）条条件件下下固固化，脱模成制品的工艺方法。化，脱模成制品的工艺方法。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件工艺工艺复合材料】手煳成型工艺及设备课件手糊成型法分类：手糊成型法分类： 手手糊糊成成型型按按成成型型固固化化压压力力可可分分为为两两类类；接触压接触压和和低压低压（接触压以上）（接触压以上）1.1.接触压接触压为手糊成型、喷射成型。为手糊成型、喷射成型。2.2.低低压压成成型型包包括括对对模模成成型型、真真空空成成型型、袋袋压压成成型型以以及及树树脂脂传传递递模模塑塑（RTMRTM）和和反反应注射模塑（应注射模塑（RIMRIM）成型等。成型等。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件手糊成型特点手糊成型特点 优点：优点：1.1.适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品2.2.设备简单、投资少设备简单、投资少 3.3.工艺简便工艺简便 4.4.可以在产品不同部位任意增补增强材料可以在产品不同部位任意增补增强材料 5.5.树脂含量较高树脂含量较高 缺点是：缺点是： 1.1.效率低，劳动强度大效率低，劳动强度大 2.2.产品质量不易控制产品质量不易控制 3.3.力学性能较低力学性能较低 复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.1 6.2.1 原材料选择原材料选择 1 1).).聚合物基体的选择要求聚合物基体的选择要求 能在能在室温下凝胶、固化室温下凝胶、固化 胶液胶液粘度适当粘度适当 0.2-0.5 0.2-0.5Pa.sPa.s 无毒或低毒无毒或低毒 价格价格便宜便宜 不饱和聚酯树脂，用量约占各类树脂的不饱和聚酯树脂，用量约占各类树脂的 80 80主要牌号主要牌号 196#196#、191191、189189、198198；其次是环氧树脂其次是环氧树脂15%15%，主要牌号，主要牌号E-51E-51、E-44E-44、E-42E-42。航空结构制品采用航空结构制品采用高性能树脂高性能树脂，须高温高压固化成型，须高温高压固化成型 复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件2 2) )辅助材料辅助材料 1.1.稀释剂稀释剂 : :调整树脂黏度。有活性和非活性两种。调整树脂黏度。有活性和非活性两种。非活性加入量为非活性加入量为5%-15%5%-15%。2.2.填料填料 : :降低成本，改善树脂性能（减小收缩率、降低成本，改善树脂性能（减小收缩率、自熄性、耐磨性等）。有粘土、碳酸钙、白云自熄性、耐磨性等）。有粘土、碳酸钙、白云石、滑石粉、石英砂、石墨、聚氯乙烯粉等。石、滑石粉、石英砂、石墨、聚氯乙烯粉等。 糊制垂直或倾斜面时，可加少量活性糊制垂直或倾斜面时，可加少量活性SiOSiO2 2 。3.3.色料色料：改变制品外观。一般不使用有机颜料和：改变制品外观。一般不使用有机颜料和碳黑碳黑 复合材料】手煳成型工艺及设备课件3 3) ) 增强材料增强材料1 1）. .玻璃纤维玻璃纤维 A A一玻璃纤维一玻璃纤维 E E一玻璃纤维一玻璃纤维（无碱）（无碱） S S一高强玻璃纤维一高强玻璃纤维 M M一高弹玻一高弹玻璃纤维和璃纤维和L L一防辐射玻璃纤维一防辐射玻璃纤维 ，c-c-中碱中碱玻璃纤维玻璃纤维 玻璃纤维制品玻璃纤维制品 无捻粗纱、短切纤维毡无捻粗纱、短切纤维毡 、无捻粗纱布、无捻粗纱布 、 玻璃纤维细布玻璃纤维细布 、 单单向织物向织物 2 2）. . 碳纤维碳纤维聚丙烯睛（聚丙烯睛（PANPAN）纤维、沥纤维、沥青纤维和粘胶纤青纤维和粘胶纤 3 3）. . KevlarKevlar纤维纤维 复合材料】手煳成型工艺及设备课件 6.2.2 6.2.2 手糊成型模具与脱模剂手糊成型模具与脱模剂 6.2.2.1 6.2.2.1 模具结构与材料模具结构与材料1)1)模具结构模具结构 - -单模和对模两类单模和对模两类 2)2)成整体式或拼装式成整体式或拼装式 复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.2.6.2.2.2. 2. 模具材料模具材料 1)1)木材木材2)2)石膏石膏 3)3)石蜡石蜡 4)4)可溶性盐可溶性盐 5)5)低熔点金属低熔点金属 6)6)金属金属 复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.2.6.2.2.3 3 模具设计要则模具设计要则 1)1)根据制品的数量、确定模具材料与结构根据制品的数量、确定模具材料与结构2)2)刚度和强度刚度和强度 3)3)光洁度光洁度 4)4)拐角曲率半径应大于拐角曲率半径应大于2 2mmmm5)5)拔模斜度，一般为拔模斜度，一般为226)6)耐热性耐热性 7)7)造价造价 复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.2.6.2.2.4 4 模具设计程序模具设计程序 1)1)分析原始资料分析原始资料2)2)选定原材料及制造方法选定原材料及制造方法 3)3)确定模具结构及脱模方法确定模具结构及脱模方法 4)4)编制模具制造工艺技术规程编制模具制造工艺技术规程 5)5)绘制模具图纸绘制模具图纸 复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.2.6.2.2.5 5 其他其他胶衣树脂胶衣树脂 应具有收缩率低、延伸率高、耐应具有收缩率低、延伸率高、耐磨耐热等优良性能磨耐热等优良性能 脱模剂脱模剂 脱模剂分外脱模剂和内脱模剂两脱模剂分外脱模剂和内脱模剂两大类。外脱模剂主要应用于手糊成型和冷大类。外脱模剂主要应用于手糊成型和冷固化系统，内脱模剂主要用于模压成型和固化系统，内脱模剂主要用于模压成型和热固化系统热固化系统 薄膜型脱模剂薄膜型脱模剂-聚酯薄膜、聚乙烯醇薄聚酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、玻璃纸膜、玻璃纸混合溶液型脱模剂混合溶液型脱模剂 - -聚乙烯醇溶液聚乙烯醇溶液 蜡型脱模剂蜡型脱模剂复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件 6.2.3 6.2.3 手糊工艺过程手糊工艺过程 6.2.3.1 6.2.3.1 原材料准备原材料准备 （1) 1) 胶液准备胶液准备-根据产品的使用要求确定树根据产品的使用要求确定树脂种类，并配制树脂胶液脂种类，并配制树脂胶液. .主要考虑的工艺因主要考虑的工艺因素素 1 1）胶液粘度胶液粘度0.2-0.80.2-0.8Pa.sPa.s 2 2）凝胶时间凝胶时间 手糊作业结束后树脂手糊作业结束后树脂应及时凝胶应及时凝胶。一一定温度下，主要受引发剂、定温度下，主要受引发剂、促进剂或固化剂量的影响。手糊前应做凝胶促进剂或固化剂量的影响。手糊前应做凝胶试验试验复合材料】手煳成型工艺及设备课件3) 3) 其它影响因素其它影响因素 ： 胶液体积胶液体积 、环境温度与湿度、环境温度与湿度 、制品、制品厚度与表面积大小厚度与表面积大小 、交联剂蒸发损失、交联剂蒸发损失 、抑制聚合反应的助剂、填料加入量。、抑制聚合反应的助剂、填料加入量。4) 4) 配制方法配制方法 按配方比例先将引发剂等助剂和树脂按配方比例先将引发剂等助剂和树脂混合均匀备用，操作前再加入促进剂搅混合均匀备用，操作前再加入促进剂搅拌均匀。加入引发剂的树脂胶液，贮存拌均匀。加入引发剂的树脂胶液，贮存期不能过长。一次配胶量不要过多。期不能过长。一次配胶量不要过多。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件促进剂用量促进剂用量复合材料】手煳成型工艺及设备课件聚脂配方聚脂配方复合材料】手煳成型工艺及设备课件环氧配方环氧配方复合材料】手煳成型工艺及设备课件（2 2） 增强材料准备增强材料准备 1.1.表面处理表面处理 2.2.布的下料布的下料 注意下列各点：注意下列各点：（1 1）布的方向性）布的方向性 （2 2）同一铺层搭接）同一铺层搭接 （3 3）剪裁布的大小）剪裁布的大小 复合材料】手煳成型工艺及设备课件（3 3） 胶衣糊准备胶衣糊准备 胶衣糊用来制作表面胶衣层胶衣糊用来制作表面胶衣层 3333号号胶胶衣衣树树脂脂，是是有有良良好好耐耐水水性性的的间间苯二甲酸型胶衣树脂。苯二甲酸型胶衣树脂。 3636号号胶胶衣衣树树脂脂，是是制制造造不不透透明明制制品品用用的自熄性胶衣树脂。的自熄性胶衣树脂。 3939号号胶胶衣衣树树脂脂，是是氯氯代代间间苯苯二二甲甲酸酸型型耐热自熄性胶衣树脂。耐热自熄性胶衣树脂。 2121号号胶胶衣衣树树脂脂，是是异异戊戊二二醇醇型型胶胶衣衣树树脂脂。具具有有耐耐水水煮煮、耐耐热热、不不易易污污染染及及柔柔韧耐磨的特性。韧耐磨的特性。复合材料】手煳成型工艺及设备课件胶衣层树脂胶液配制胶衣层树脂胶液配制 3333号胶衣树脂号胶衣树脂100100（质量）（质量） 引发剂引发剂H 4H 4 促进剂促进剂E 2-4 E 2-4 胶衣树脂技术指标：胶衣树脂技术指标： 外观：颜色均匀，无杂质，粘稠状流体外观：颜色均匀，无杂质，粘稠状流体 酸值：酸值：101015mgKOH/g15mgKOH/g（树脂）（树脂） 凝胶时间：凝胶时间：101015min15min 触变指数：触变指数：5.5 5.5 6.5 6.5 贮存时间贮存时间25 625 6个月个月复合材料】手煳成型工艺及设备课件（4 4） 手糊制品厚度与层数计算手糊制品厚度与层数计算 1 1）制品厚度的预测）制品厚度的预测 t t = = m m X X k k t t 制品（铺层）厚度，制品（铺层）厚度，mmmm； m m 材料质量，材料质量，kgkgm m2 2； k k 厚度常数，厚度常数，mmmm（kgkgm m-2-2） （即每即每1 1kgkgm m2 2材料的厚度）。材料的厚度）。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件例例1 1 一手糊玻璃钢制品，壁由一手糊玻璃钢制品，壁由 5 5层层 800 800g gm m2 2E E玻玻璃布糊制，玻璃纤维含量为璃布糊制，玻璃纤维含量为 55 55质量比），质量比），树脂密度为树脂密度为1 13 3，求该制品壁厚？，求该制品壁厚？树脂与玻璃布质量比树脂与玻璃布质量比 ：100-55 / 55 = 0.818100-55 / 55 = 0.818树脂质量：树脂质量：0.818x5x0.83.27（kgm2）玻璃布厚度：玻璃布厚度：5x 0.8 x0.3915x 0.8 x0.3911.5641.564（mmmm） 树脂厚度：树脂厚度： 3.27 3.27 x 0.769x 0.7692.5142.514（mmmm） 总总 厚厚 度度 ：1.5641.5642.514=4.0782.514=4.078（mmmm） 复合材料】手煳成型工艺及设备课件2 2）铺层层数计算）铺层层数计算 n n = = A A /m mf f（k kf f+ +ckckr r） 式中式中: : A A手糊制品总厚度，手糊制品总厚度，mmmm； m mf f增强纤维单位面积质量，增强纤维单位面积质量，kgkgm m2 2； k kf f增强纤维的厚度常数增强纤维的厚度常数, ,mmmm（kgkgm m-2-2）；）； k kr r树树脂脂基基体体的的厚厚度度常常数数, ,mmmm(kg(kgm m-2-2） ； C C树脂与增强材料的质量比；树脂与增强材料的质量比； n n增强材料铺层层数增强材料铺层层数 复合材料】手煳成型工艺及设备课件 例例2 2 玻璃钢制品由玻璃钢制品由0 04 4中碱方格布和不饱中碱方格布和不饱和聚酯树脂（密度和聚酯树脂（密度1 13 3g gcmcm3 3）糊制，含糊制，含胶量为胶量为5555，壁厚，壁厚1010mmmm，求布层数？求布层数？ 查表查表: : k kf f增强纤维的厚度常数增强纤维的厚度常数=0.408 =0.408 mmmm（kgkgm m-2-2） k kr r树脂基体的厚度常数树脂基体的厚度常数=0.769 =0.769 mmmm（kgkgm m-2-2）0 04 4中碱方格布中碱方格布m mf f= 340g= 340gm m 2 2树脂与玻璃纤维质量比树脂与玻璃纤维质量比 c c =55/ =55/（100-55100-55）=1.222=1.222n n = = A A / / m mf f（k kf f+ +ckckr r） =10/0.34=10/0.34（0.408+1.2220.408+1.222X0.769X0.769）=22=22层层复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.3.2 6.2.3.2 糊制糊制 ( (l) l) 表面层表面层1)1)胶衣层胶衣层 厚度控制在厚度控制在0 0.25 .25 0.5mm0.5mm, ,或或用单位面积用胶量控制，用单位面积用胶量控制，300 300 500500g/mg/m2 22)2)胶衣层通常采用胶衣层通常采用涂刷涂刷和和喷涂喷涂两种方法。两种方法。涂刷胶衣一般为两遍，必须待第一遍胶涂刷胶衣一般为两遍，必须待第一遍胶衣基本固化后再涂刷第二遍衣基本固化后再涂刷第二遍复合材料】手煳成型工艺及设备课件 3 3）表面毡）表面毡胶胶衣衣层层开开始始凝凝胶胶时时，应应立立即即铺铺放放一一层层较较柔柔软软的的增增强强材材料料，最最理理想想的的是是玻玻璃璃纤纤维维表表面面毡毡。既既能能增增强强胶胶衣衣层层（防防止止龟龟裂裂），又又有有利利于于胶胶衣衣层层与与结结构构层层（玻璃布）的粘合。（玻璃布）的粘合。胶衣层全部凝胶后，可开始手糊作业。胶衣层全部凝胶后，可开始手糊作业。涂涂刷刷胶胶衣衣的的工工具具是是毛毛刷刷，毛毛要要短短、质质地地柔柔软软。注注意防止漏刷和裹入空气意防止漏刷和裹入空气 喷喷涂涂是是采采用用喷喷枪枪进进行行的的，喷喷枪枪口口径径为为2 25 5mmmm时时，适宜的喷涂压力为适宜的喷涂压力为 0.4 0.4 - 0.5MPa - 0.5MPa （枪口压力）枪口压力） 复合材料】手煳成型工艺及设备课件4)4)影响胶衣喷涂的因素：影响胶衣喷涂的因素： （a a）触变指数触变指数 对喷涂雾化程度有对喷涂雾化程度有 影响影响 （b b）温度温度 温度低时雾化不好温度低时雾化不好（c c）严防在胶衣层内混入气泡。严防在胶衣层内混入气泡。（d d）喷涂过程中因苯乙烯挥发而造喷涂过程中因苯乙烯挥发而造成固化不良，质量下降。成固化不良，质量下降。（e e）不能在胶衣层内带入水。不能在胶衣层内带入水。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件(2)(2)铺层控制铺层控制 尽可能连续，切忌随意切断或拼接尽可能连续，切忌随意切断或拼接 拼接的形式有搭接与对接两种拼接的形式有搭接与对接两种多次固化拼接多次固化拼接复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.3.3 6.2.3.3 固化固化 (1) (1) 不饱和聚酯树脂的固化不饱和聚酯树脂的固化不饱和聚酯树脂的线型分子与交联剂变成体不饱和聚酯树脂的线型分子与交联剂变成体型结构，必须加入引发剂、促进剂型结构，必须加入引发剂、促进剂不饱和聚酯树脂的固化是放热反应。聚酯树不饱和聚酯树脂的固化是放热反应。聚酯树脂从粘流态转为不能流动的凝胶，最后转变脂从粘流态转为不能流动的凝胶，最后转变为不溶不熔的坚硬固体的固化过程可分为三为不溶不熔的坚硬固体的固化过程可分为三个阶段：凝胶阶段、定型阶段（硬化阶段）、个阶段：凝胶阶段、定型阶段（硬化阶段）、熟化阶段（完全固化阶段）熟化阶段（完全固化阶段）复合材料】手煳成型工艺及设备课件（2 2） 不饱和聚酯树脂固化工艺控制不饱和聚酯树脂固化工艺控制固化度固化度表明热固性树脂固化反应的程度，表明热固性树脂固化反应的程度，通常用百分率表示。常用判断固化度的方通常用百分率表示。常用判断固化度的方法是测定制品的巴柯硬度值。一般巴柯硬法是测定制品的巴柯硬度值。一般巴柯硬度达到度达到15%时便可脱模，精度高的制品，时便可脱模，精度高的制品，应达到应达到30%。手糊制品通常采用常温固化。糊制操作的手糊制品通常采用常温固化。糊制操作的环境温度应高于环境温度应高于15，湿度低于湿度低于80%。脱模后继续在高于脱模后继续在高于15的环境温度下固化的环境温度下固化或加热处理。或加热处理。复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件制品室温固化后，有的须在进行加热后处制品室温固化后，有的须在进行加热后处理。环氧玻璃钢一般控制在理。环氧玻璃钢一般控制在150 150 以内，以内，聚酯玻璃钢一般在聚酯玻璃钢一般在5080 5080 之间。之间。复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.3.4 6.2.3.4 手糊工艺质量控制手糊工艺质量控制(1) (1) 影响手糊制品质量的因素影响手糊制品质量的因素 概括为三方面：概括为三方面：组分质量；组分复合过组分质量；组分复合过程的成型与固化；制品的辅助加工程的成型与固化；制品的辅助加工 。手糊制品质量缺陷的主要表现为：手糊制品质量缺陷的主要表现为：胶胶衣衣层层质质量量不不佳佳；纤纤维维浸浸胶胶未未浸浸透透；纤纤维维与与基基体体粘粘结结不不良良；存存在在气气泡泡、分分层层；股股纱纱扭扭结结与与皱皱折折、断断股股纱纱与与纤纤维维端端部部松松散散；纤纤维维方方向向偏偏离离；纤纤维维铺铺层层顺顺序序错错位位；固固化化不不充充分分；翘翘曲曲开开裂裂；局局部部富富树树脂脂区区；纤维体积含量不当；接缝拼接不良等纤维体积含量不当；接缝拼接不良等 复合材料】手煳成型工艺及设备课件产生上述缺陷的原因产生上述缺陷的原因 纤维纤维方面：纤维（或织物）质量不均方面：纤维（或织物）质量不均树脂树脂基体基体: :粘度不适宜、挥发分含量等不粘度不适宜、挥发分含量等不 合要求合要求, ,含有杂质等。含有杂质等。施工施工作业：不按工艺规程操作。作业：不按工艺规程操作。固固化化工工艺艺：固固化化剂剂的的质质量量、用用量量不不合合要要求求；常常温温固固化化的的环环境境温温度度、湿湿度度不不合合要要求求；热热固固化化的的温温度度制制度度及及加加压压时时机机等等不不合要求。合要求。脱模存放、机械加工与连接等不当脱模存放、机械加工与连接等不当。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件(2) (2) 质量控制质量控制 产品质量控制包括三方面：产品质量控制包括三方面：原原材材料料的的质质量量控控制制；按按标标准准检检查查树树脂脂基基体体、固固化化剂剂、增增强强材材料料、溶溶剂剂等等的的常常规规指指标标和和特征指标特征指标成成型型工工艺艺过过程程：工工装装、工工序序、操操作作、固固化化过程过程成品质量检验成品质量检验 ：表观质量、尺寸、重量、：表观质量、尺寸、重量、固化度、含胶量及机械性能。制品功能。固化度、含胶量及机械性能。制品功能。如冷却塔的热力性能，浴缸的耐热水性等如冷却塔的热力性能，浴缸的耐热水性等 。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件（3 3）手糊成型易发生的缺陷及防治措施）手糊成型易发生的缺陷及防治措施 （1 1）胶衣的缺陷：）胶衣的缺陷：起皱起皱 、龟裂、龟裂 、变、变 色色 （2 2）制品）制品皱缩、变形皱缩、变形（3 3）翘曲和变形翘曲和变形复合材料】手煳成型工艺及设备课件制模制模复合材料】手煳成型工艺及设备课件涂蜡涂蜡复合材料】手煳成型工艺及设备课件喷胶衣喷胶衣复合材料】手煳成型工艺及设备课件皱缩皱缩复合材料】手煳成型工艺及设备课件设计糊的方案设计糊的方案复合材料】手煳成型工艺及设备课件裁裁 布布复合材料】手煳成型工艺及设备课件裁结构材料裁结构材料复合材料】手煳成型工艺及设备课件设计方案设计方案复合材料】手煳成型工艺及设备课件配胶配胶复合材料】手煳成型工艺及设备课件搅拌搅拌复合材料】手煳成型工艺及设备课件糊制工具糊制工具复合材料】手煳成型工艺及设备课件滚涂滚涂复合材料】手煳成型工艺及设备课件刷涂刷涂复合材料】手煳成型工艺及设备课件骨架骨架复合材料】手煳成型工艺及设备课件安置骨架安置骨架复合材料】手煳成型工艺及设备课件安置骨架方案安置骨架方案复合材料】手煳成型工艺及设备课件开模开模复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.4 6.2.4 喷射成型工艺及设备喷射成型工艺及设备喷射成型喷射成型 一般是将分别混有促进剂和一般是将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷出，同时将玻璃（或在喷枪内混合）喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品化成制品 复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.4.1 6.2.4.1 喷射成型方法喷射成型方法 按胶液喷射动力可分为：按胶液喷射动力可分为：气动型气动型 气动型靠压缩空气的喷射将胶液气动型靠压缩空气的喷射将胶液雾化并喷涂到芯模上。部分树脂和引发雾化并喷涂到芯模上。部分树脂和引发剂烟雾被压缩空气扩散到周围空气中剂烟雾被压缩空气扩散到周围空气中（如图所示），因此这种形式已很少使（如图所示），因此这种形式已很少使用了。用了。液压型液压型 液压型是无空气的液压喷涂系统。液压型是无空气的液压喷涂系统。靠液压将胶液挤成滴状并喷涂到模具上。靠液压将胶液挤成滴状并喷涂到模具上。因没有压缩空气造成的扰动，所以没有因没有压缩空气造成的扰动，所以没有烟雾，材料浪费少，如图所示。烟雾，材料浪费少，如图所示。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件按胶液混合形式可分为：按胶液混合形式可分为：内混合型内混合型内混合型是将树脂与引发剂分别送到内混合型是将树脂与引发剂分别送到喷枪头部的紊流混合器充分混合，因为引发剂喷枪头部的紊流混合器充分混合，因为引发剂不与压缩空气接触，就不产生引发剂蒸汽，见不与压缩空气接触，就不产生引发剂蒸汽，见图。但缺点是喷枪易堵，必须用溶剂及时清洗。图。但缺点是喷枪易堵，必须用溶剂及时清洗。外混合型外混合型是引发剂和树脂在喷枪外的空中相互是引发剂和树脂在喷枪外的空中相互混合。由于引发剂在同树脂混合前必须与空气混合。由于引发剂在同树脂混合前必须与空气接触，而引发剂又容易挥发，因此既浪费材料接触，而引发剂又容易挥发，因此既浪费材料又引起环境污染，如图所示。又引起环境污染，如图所示。先混合型先混合型是将树脂、引发剂和促进剂先分别送是将树脂、引发剂和促进剂先分别送至静态混合器充分混合，然后再送至喷枪喷出至静态混合器充分混合，然后再送至喷枪喷出。复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件喷射成型的应用及优缺点喷射成型的应用及优缺点应用应用 用以制造汽车车身、船身、浴缸、用以制造汽车车身、船身、浴缸、异型板、机罩、容器、管道与储罐的过异型板、机罩、容器、管道与储罐的过度层等。度层等。喷射成型的优点喷射成型的优点：生产效率比手糊成型：生产效率比手糊成型提高提高24倍，生产效率可达倍，生产效率可达15kg/min，可用较少设备投资实现中批量生产。且可用较少设备投资实现中批量生产。且用玻璃纤维无捻粗纱代替织物，材料成用玻璃纤维无捻粗纱代替织物，材料成本低；产品整体性好，无接缝；可自由本低；产品整体性好，无接缝；可自由调变产品厚度、纤维与树脂的比例。调变产品厚度、纤维与树脂的比例。主要缺点主要缺点：现场污染大，树脂含量高。：现场污染大，树脂含量高。制品强度较低。制品强度较低。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件 6.2.4.2 6.2.4.2 喷射成型工艺过程控制喷射成型工艺过程控制（1）喷射工艺参数喷射工艺参数1 1）制制品品纤纤维维含含量量控控制制在在282833%33%。纤维长度度一一般般为252550mm50mm。 2 2）喷喷射射制制品品采采用用不不饱饱和和聚聚酯酯树树脂脂，含含胶胶量量约约为为60%60%左右。左右。 3 3）胶胶液液粘粘度度应应在在0.30.30.8Pa.s0.8Pa.s。触触变变度度以以1.51.54 4为宜。为宜。4 4）喷喷射射量量与与喷喷射射压压力力和和喷喷嘴嘴直直径径有有关关，控控制制喷喷胶胶量在量在8 860g/s60g/s之间调变。之间调变。 5 5）喷枪夹角）喷枪夹角 2020为宜。为宜。6 6）喷雾压力）喷雾压力 要能保证两组分树脂均匀混合。要能保证两组分树脂均匀混合。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件（2 2） 喷射成型工艺要点喷射成型工艺要点 1 1）成型环境温度）成型环境温度 以以255255为宜。为宜。2 2）成型工序应标准化，）成型工序应标准化， 3 3）喷射机应由独立管路供气）喷射机应由独立管路供气 4 4）树树脂脂胶胶液液应应根根据据需需要要进进行行加加温温或或保保温温，以维持胶液粘度适宜。以维持胶液粘度适宜。5 5）喷枪移移动速速度度均均匀匀，相相邻两两个个行行程程间重重叠叠宽度度应为前一行程前一行程宽度的度的1/31/3，6 6）每个每个喷射面射面喷完后，立即用完后，立即用压辊压， 7）特殊部位的喷射特殊部位的喷射 复合材料】手煳成型工艺及设备课件喷喷射射成成型型机机 复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件6.2.5 6.2.5 树脂传递模塑树脂传递模塑树树脂脂传传递递模模塑塑为为Resin Resin Transfer Transfer MoldingMolding，简称简称RTM.RTM. RTM RTM是一种闭模成型工艺方法，其基本工是一种闭模成型工艺方法，其基本工艺过程为：将液态热固性树脂（通常为不艺过程为：将液态热固性树脂（通常为不饱和聚酯）及固化剂，由计量设备分别从饱和聚酯）及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模、后加工而成制品。经固化、脱模、后加工而成制品。RTMRTM工艺可以生产高性能、尺寸较大、高综工艺可以生产高性能、尺寸较大、高综合度、数量中等到大量的产品，所以说合度、数量中等到大量的产品，所以说RTMRTM工艺也是一种很有前途的工艺方法。工艺也是一种很有前途的工艺方法。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件长长4m高高1m的福特车顶构件的福特车顶构件复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件RTMRTM成型用设备成型用设备 RTMRTM成成型型用用设设备备通通常常可可分分为为三三大大部部分分，即即控控制树脂部分或称制树脂部分或称RTMRTM成型机、压机和模具。成型机、压机和模具。R RT TM M成成型型机机复合材料】手煳成型工艺及设备课件RTMRTM模具模具RTMRTM模具是模具是RTMRTM成型技术的关键，成型技术的关键，在性能上应满足：在性能上应满足：有良好的保温性；有良好的保温性；在注入压力下不变形；在注入压力下不变形；树脂流失小；树脂流失小；容易修正；容易修正；价格低廉；使用寿命长；价格低廉；使用寿命长；合模、启模容易等。合模、启模容易等。复合材料】手煳成型工艺及设备课件RTMRTM原材料原材料（1 1）树脂系统树脂系统 1 1）粘度低。一般在）粘度低。一般在.25.25. Pa Pas s为最为最 佳。佳。 2 2）固化放热峰低。一般为）固化放热峰低。一般为8080140。 3 3）固化时间短。一般凝胶时间控制在）固化时间短。一般凝胶时间控制在 5 530min之间。之间。（2 2）增增强强材材料料 一一般般以以玻玻璃璃纤纤维维为为主主，含含量量为为25%25%40%（质量比）。（质量比）。（3 3）填填料料 通通常常为为树树脂脂用用量量的的20%20%40%（质质量比）。量比）。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件RTMRTM工艺特点工艺特点1 1）主要设备（如模具和模压设备等）投资少）主要设备（如模具和模压设备等）投资少2 2）生产的制品两面光滑、尺寸稳定、容易组合）生产的制品两面光滑、尺寸稳定、容易组合3 3）允许制品带有加强筋、镶嵌件和附加物，设）允许制品带有加强筋、镶嵌件和附加物，设计灵活，从而获得最佳结构计灵活，从而获得最佳结构4 4）对树脂和填料的适用性广泛对树脂和填料的适用性广泛5 5）生生产周期短，周期短，劳动强强度低，原材料度低，原材料损耗少耗少 6 6）产品后加工量少品后加工量少 7 7）RTMRTM是是闭模成型工模成型工艺，因而，因而单体（苯乙体（苯乙烯）挥发少、少、环境境污染小染小 复合材料】手煳成型工艺及设备课件RTMRTM成型制品的性能成型制品的性能 RTMRTM成成型型的的玻玻璃璃钢钢的的性性能能与与其其他他成成型型方方法法制制得得的的玻玻璃璃钢钢性性能能基基本本一一致致，并并可可根根据据用用户户需需要要在在一一定定范范围围调调节。节。复合材料】手煳成型工艺及设备课件RTMRTM的应用与现状的应用与现状目前在欧美一些国家，生产复合材料一般都采目前在欧美一些国家，生产复合材料一般都采用自动化。在一般情况下，大的交通工具结构用自动化。在一般情况下，大的交通工具结构件都采用件都采用RTMRTM工艺。生产小的零件周期约为工艺。生产小的零件周期约为3 3minmin，大的或复杂的制品周期为大的或复杂的制品周期为1 1h h2h。通常生产周期受到两方面因素的制约：模具只通常生产周期受到两方面因素的制约：模具只能承受低的注入压力，并且固化缓慢避免温升能承受低的注入压力，并且固化缓慢避免温升过高而损坏设备；每次生产时增强材料要预先过高而损坏设备；每次生产时增强材料要预先切好，手工送入模内，这对于一个复杂形状的切好，手工送入模内，这对于一个复杂形状的制品就延长了生产周期。制品就延长了生产周期。 复合材料】手煳成型工艺及设备课件思考题1.手糊成型工艺的特点及适用范围。2.从树脂胶液的工艺性角度去分析，何种树脂最适宜手糊成型工艺。3.一般GRP手糊制品固化分哪几个阶段?如何表示和判断固化程度？4.手糊成型所用胶液中通常含有那些辅助材料？它们的作用及用量范围？5.手糊GRP制品时胶衣的作用是什么？其施工要点是什么？l6.试分析手糊GRP常出现的缺陷：表面发粘、气泡多、流胶、胶衣层起皱与龟裂、分层与固化不完全的原因。复合材料】手煳成型工艺及设备课件l7.手糊GRP制品的凝胶时间除与树脂胶液配方有关外，还与哪些因素有关？l8.选定手糊工艺成型制品的模具结构与模具材料的依据有哪些？l9.手糊GRP制品壁厚和铺层层数如何计算？l10.手糊工艺成型制品的质量控制包含哪些内容？l11.喷射成型的工艺特点及应用范围。12.喷射成型工艺过程控制包含哪些内容？13.树脂传递模型与反应注射模型成型特点及原理。复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件复合材料】手煳成型工艺及设备课件