第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型o复合材料是多相材料，主要包括复合材料是多相材料，主要包括基体相基体相和和增强增强相相。o基体相基体相是一种连续相，它把改善性能的增强相是一种连续相，它把改善性能的增强相材料固材料固结成一体，并起传递应力的作用。结成一体，并起传递应力的作用。o增强相增强相起承受应力起承受应力（结构复合材料）（结构复合材料）和显示功和显示功能能(功能复合材料功能复合材料)的作用。的作用。第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型o复合材料的分类复合材料的分类o1、按基体材料分类、按基体材料分类，可分为，可分为聚合物基聚合物基、陶瓷基和、陶瓷基和金属基复合材料。金属基复合材料。o 2、按增强相形状分类、按增强相形状分类，可分为纤维增强复合材料、可分为纤维增强复合材料、粒子增强复合材料和层状复合材料。粒子增强复合材料和层状复合材料。o 3、按复合材料的性能分类、按复合材料的性能分类，可分为结构复合材料，可分为结构复合材料和功能复合材料。和功能复合材料。第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型o复合材料的应用o航空航天第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型 B787客机客机(2007年年7月首架飞机下线月首架飞机下线,复合材料占总质量复合材料占总质量50%,节省燃油节省燃油20%) 技术参数：技术参数： 翼展：翼展：50.3-51.8米；机长米；机长: 55.5米；高度：米；高度：16.5米；最大起飞总重米；最大起飞总重:163000千克；巡航速度：千克；巡航速度： 0.85马赫（马赫马赫（马赫=1126公里公里/小时）小时） ；载客量：；载客量：289；最大航程：；最大航程：15700公里公里 第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型B787复合材料机身第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型o交通运输交通运输：各种车身构件、车门、地板、冷：各种车身构件、车门、地板、冷藏车、座椅藏车、座椅o建筑工业建筑工业：轻型房屋、建筑装饰及雕塑：轻型房屋、建筑装饰及雕塑o电子电器电子电器：层压板、电线杆、路灯灯具：层压板、电线杆、路灯灯具o体育体育：撑杆、弓箭、赛车、滑板：撑杆、弓箭、赛车、滑板o机械：机械：各种配件、风机各种配件、风机第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型第一节 概述o高分子复合材料分类：高分子复合材料分类：o按高聚物类型分：按高聚物类型分：o塑料、橡胶、纤维复合材料塑料、橡胶、纤维复合材料o按所用填料材质分：按所用填料材质分：o纸、木材、麻、棉、石棉、玻璃、合成高分纸、木材、麻、棉、石棉、玻璃、合成高分子、碳、硼、金属子、碳、硼、金属o按填料形状分：按填料形状分：o粉末、颗粒、长纤维、短纤维、碎片、织物粉末、颗粒、长纤维、短纤维、碎片、织物第一节 概述o高分子复合材料的性能特点：高分子复合材料的性能特点：o高强度、耐热性、卓越的电性能、耐化学腐高强度、耐热性、卓越的电性能、耐化学腐蚀性、耐磨性、耐燃性、耐烧蚀性、低透气蚀性、耐磨性、耐燃性、耐烧蚀性、低透气性、尺寸稳定性性、尺寸稳定性o应用：应用：o军工、机械、电机、化工、建筑、交通、轻军工、机械、电机、化工、建筑、交通、轻工、农业、文教、体育、卫生、包装、食品工、农业、文教、体育、卫生、包装、食品第二节 高分子复合材料的组成o一、高聚物一、高聚物o可是主要成分也可是次要成分可是主要成分也可是次要成分。o应具有的特性：应具有的特性：o良好的综合性能（电性能、热性能、力性能、良好的综合性能（电性能、热性能、力性能、腐蚀性能等）腐蚀性能等）o对填料具有强大粘附力（作用之一是作为粘对填料具有强大粘附力（作用之一是作为粘合剂将填料粘接一个整体）合剂将填料粘接一个整体）o良好的工艺性能（加工成型条件易控制，操良好的工艺性能（加工成型条件易控制，操作简单）作简单）第二节 高分子复合材料的组成o二、填料二、填料o作用：作用：改进高聚物的某项或某几项重要性能改进高聚物的某项或某几项重要性能o增强填料（玻璃钢）：增强填料（玻璃钢）：对高聚物具有突出增强效果对高聚物具有突出增强效果的填料（玻璃纤维、织物）的填料（玻璃纤维、织物）。o特点：特点：o电性能、耐热性、耐腐蚀性、高强度电性能、耐热性、耐腐蚀性、高强度o分类：分类：o1、玻璃纤维及制品、玻璃纤维及制品o2、其他：纸、棉布、石棉、其他：纸、棉布、石棉第二节 高分子复合材料的组成第二节 高分子复合材料的组成第二节 高分子复合材料的组成碳纤维（碳纤维（CF）第四节 复合材料的成型工艺概述主要工艺过程生产准备湿法预成型（毛坯）固化脱模整修预浸料干法要求要求纤维均匀地按设计要求分布在制品各个部分；纤维均匀地按设计要求分布在制品各个部分；树脂适量、均匀地分布在制品各个部位，并适当固化；树脂适量、均匀地分布在制品各个部位，并适当固化；尽量减少气泡，降低空隙率，提高制品的致密性；尽量减少气泡，降低空隙率，提高制品的致密性；第四节 复合材料的成型工艺概述o复合材料成型方法复合材料成型方法：o不同组分、结构、形状，成型方法不同。不同组分、结构、形状，成型方法不同。o常用方法常用方法：压制、挤出、注射、压延、粘合、综合：压制、挤出、注射、压延、粘合、综合方法等。方法等。本节着重介绍以玻璃纤维及其织物为填料本节着重介绍以玻璃纤维及其织物为填料的复合材料成型工艺。的复合材料成型工艺。o按成型压力分：按成型压力分：低压、高压低压、高压o按工艺特点分：按工艺特点分：手糊成型、真空袋压法成型、压力手糊成型、真空袋压法成型、压力袋成型、树脂注射和树脂传递成型、喷射成型、层袋成型、树脂注射和树脂传递成型、喷射成型、层压成型、模压成型、缠绕成型、热压罐成型压成型、模压成型、缠绕成型、热压罐成型o手糊、层压、模压、缠绕手糊、层压、模压、缠绕第四节 复合材料的成型工艺概述o成型工艺的选择成型工艺的选择o产品外形构造和尺寸大小产品外形构造和尺寸大小o材料性能和产品质量要求材料性能和产品质量要求o生产批量大小及供应时间要求生产批量大小及供应时间要求o企业可能提供的设备条件及资金企业可能提供的设备条件及资金o综合经济效益，保证企业盈利综合经济效益，保证企业盈利第四节 复合材料的成型工艺概述o一、手糊成型一、手糊成型又称接触成型又称接触成型o广义定义：广义定义：通过手工在预先涂好脱模剂的通过手工在预先涂好脱模剂的模具上，先涂上或喷上一层按配方混合好模具上，先涂上或喷上一层按配方混合好的树脂，随后铺上一层增强材料，排挤气的树脂，随后铺上一层增强材料，排挤气泡后后，再重复上述操作，直到达到要求泡后后，再重复上述操作，直到达到要求的厚度，最后经固化后脱模，必要时再经的厚度，最后经固化后脱模，必要时再经过加工和修饰工序即得成品。过加工和修饰工序即得成品。o分类分类1 1：常温：常温 加热加热o分类分类2 2：常压：常压 低压低压第四节 复合材料的成型工艺概述o狭义定义狭义定义： 手糊成型又称接触成型，采用手糊成型又称接触成型，采用手工方法将纤维增强材料和树脂胶液在模具手工方法将纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温（或加热）、无压（或低上铺敷成型、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。压）条件下固化，脱模成制品的工艺方法。模具清理涂脱模剂涂胶衣胶液配制表面层制作织物剪裁增强层制作补强层制作固化脱模切边加工产品检验工艺流程工艺流程第四节 复合材料的成型工艺概述o手糊成型工艺的优点：手糊成型工艺的优点： 1 1、不受尺寸、形状的限制；、不受尺寸、形状的限制； 2 2、设备简单、投资少；、设备简单、投资少； 3 3、工艺简单；、工艺简单； 4 4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； 5 5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。o手糊成型工艺的缺点手糊成型工艺的缺点o1 1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；o2 2、产品性能稳定性差；、产品性能稳定性差；o3 3、产品力学性能较低。、产品力学性能较低。第四节 复合材料的成型工艺概述o手糊制品缺陷：手糊制品缺陷：o胶衣起皱胶衣起皱：胶衣层太薄；胶衣层太薄；固化剂不足；固化剂不足；气温太低；气温太低；胶衣层厚度不均；胶衣层厚度不均；胶衣层胶衣层固化不足固化不足o龟裂龟裂： 胶衣层太厚；胶衣层太厚；固化时热量过大；固化时热量过大；固化剂用量过多；固化剂用量过多；o变色变色：固化剂用量过多；固化剂用量过多；胶衣流挂；胶衣流挂；o颜色分离；颜色分离；胶衣层厚度不均胶衣层厚度不均第四节 复合材料的成型工艺概述o制品收缩制品收缩：拐角处圆弧半径过小；拐角处圆弧半径过小；脱模脱模剂用量太多；剂用量太多；制品局部厚度过大；制品局部厚度过大；胶衣胶衣层厚度不均，后固化加热不均层厚度不均，后固化加热不均o制品翘曲和变形制品翘曲和变形：固化剂用量过大；固化剂用量过大；制制品太薄；品太薄；制品厚度不均匀或不对称；制品厚度不均匀或不对称；树树脂集聚；脂集聚；脱模太早，树脂固化度不够；脱模太早，树脂固化度不够；后处理过早或温度不均后处理过早或温度不均第四节 复合材料的成型工艺概述模具的结构与材料模具的结构与材料 单模 对模 阳模 拼装模 阴模 第四节 复合材料的成型工艺概述阳模：阳模：制品内表面尺寸准确，光滑。成型方便，便于通风。制品内表面尺寸准确，光滑。成型方便，便于通风。阴模：阴模：制品外表面尺寸准确，光滑。阴模深操作不便、通风制品外表面尺寸准确，光滑。阴模深操作不便、通风 条件不好、卫生条件差。条件不好、卫生条件差。对模：对模：由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准 确。不适合成型批量少及大型制品（模具、设备投资确。不适合成型批量少及大型制品（模具、设备投资 大）。大）。拼装模：拼装模：一些形状复杂的产品，为了脱模方便，需要利用拼一些形状复杂的产品，为了脱模方便，需要利用拼 装模，即把模具分成几块进行拼装，脱模时可以分块装模，即把模具分成几块进行拼装，脱模时可以分块 进进行，比较方便行，比较方便。第四节 复合材料的成型工艺概述材料材料木材、石膏、水泥、石蜡、可溶性盐、玻璃钢、陶土、金木材、石膏、水泥、石蜡、可溶性盐、玻璃钢、陶土、金属等。属等。必须满足以下要求：必须满足以下要求：（1 1）满足产品尺寸、精度、外观及数量的要求；）满足产品尺寸、精度、外观及数量的要求；（2 2）有足够的强度与刚度，不易变形、损坏；）有足够的强度与刚度，不易变形、损坏；（3 3）不受树脂及辅助材料的浸蚀，不影响树脂固化；）不受树脂及辅助材料的浸蚀，不影响树脂固化；（4 4）易脱模，使用周期长；）易脱模，使用周期长；（5 5）价格便宜，材料易得。）价格便宜，材料易得。第四节 复合材料的成型工艺概述o真空袋成型真空袋成型o工艺：o1）工艺简单，不需要专用设备；o2）压力较小，最大为0.1MPa，只适用厚度1.5mm以下复合材料制品制品毛坯真空袋密封抽真空固化制品第四节 复合材料的成型工艺概述o压力袋成型压力袋成型第四节 复合材料的成型工艺概述o真空袋真空袋-热压罐成型热压罐成型o柔性柱塞法柔性柱塞法第四节 复合材料的成型工艺概述o二、层压成型：二、层压成型：o是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化成型获得玻璃钢制品的一种成型工艺。工艺过程如图见P301。第四节 复合材料的成型工艺概述 工工 艺艺 特特 点：点： 生生产产的的机机械械化化、自自动动化化程程度度较较高高；产产品品质质量量稳稳定定；但但一一次次性性投投资资较较大大，适适合合于于批量生产。批量生产。 层压板可分为层压板可分为： 纸纸层层压压板板、木木层层压压板板、棉棉纤纤维维层层压压板板、玻玻璃纤维层压板等品种。璃纤维层压板等品种。 主要应用范围：主要应用范围： 电电绝绝缘缘部部件件；薄薄板板适适合合于于各各领领域域；可可用用于于制制造造齿齿轮轮、轴轴承承、皮皮带带轮轮等等结结构构材材料料；用用于飞机、汽车、船舶、电气工程等领域。于飞机、汽车、船舶、电气工程等领域。 第四节 复合材料的成型工艺概述o原材料：原材料：增强材料和树脂增强材料和树脂o浸渍：浸渍：增强填料被树脂液充分、均匀的浸渍，增强填料被树脂液充分、均匀的浸渍，达到规定的含胶量达到规定的含胶量。o浸胶机：浸胶机：立式、卧式（各自优缺点）立式、卧式（各自优缺点）o影响浸胶质量的因素：影响浸胶质量的因素：o树脂液浓度、粘度、时间、增强填料张紧程树脂液浓度、粘度、时间、增强填料张紧程度、挤压辊夹紧程度等。度、挤压辊夹紧程度等。第四节 复合材料的成型工艺概述o烘干：烘干：去除树脂液中含有的溶剂及其它发挥去除树脂液中含有的溶剂及其它发挥性物质，控制树脂流动度。性物质，控制树脂流动度。o剪裁：剪裁：获得适当尺寸的浸胶材料获得适当尺寸的浸胶材料o叠块：叠块：将一定厚度的材料，逐层叠放，获得将一定厚度的材料，逐层叠放，获得厚度厚度o层压：层压：将坯料放入多层压机上，利用模具加将坯料放入多层压机上，利用模具加压加温，使树脂熔融流动更均匀地浸入到增压加温，使树脂熔融流动更均匀地浸入到增强填料中去，并定型。强填料中去，并定型。第四节 复合材料的成型工艺概述o层压法成型工艺因素：层压法成型工艺因素：o温度、压力、时间温度、压力、时间o温度与树脂类型、固化速度、含胶量、树脂中挥发温度与树脂类型、固化速度、含胶量、树脂中挥发成分、不溶性树脂含量、层压制品厚度有关。成分、不溶性树脂含量、层压制品厚度有关。o层压法温度曲线可分层压法温度曲线可分5个阶段：个阶段：o1、预热阶段，从室温升到树脂开始显著反应的温、预热阶段，从室温升到树脂开始显著反应的温度。目的是使树脂熔化，进一步均匀浸透填料，并度。目的是使树脂熔化，进一步均匀浸透填料，并驱赶一部分挥发组分。压力为最高压力的驱赶一部分挥发组分。压力为最高压力的1/3-1/2。第四节 复合材料的成型工艺概述o2、保温阶段，目的是使树脂以较低的反应、保温阶段，目的是使树脂以较低的反应速度硬化。速度硬化。o3、升温阶段，温度应控制，需加压。、升温阶段，温度应控制，需加压。o4、热压保温阶段，使树脂充分交联。、热压保温阶段，使树脂充分交联。o5、冷却阶段，定型，在压机上先冷却一定、冷却阶段，定型，在压机上先冷却一定温度再出料，避免速度过快产品翘曲变形。温度再出料，避免速度过快产品翘曲变形。o层压分为：预热预压阶段和热压阶段。层压分为：预热预压阶段和热压阶段。 第四节 复合材料的成型工艺概述时间时间温温度度/ /第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段第四阶段第四阶段第五阶段第五阶段 热压工艺五个阶段的升温曲线示意图第四节 复合材料的成型工艺概述o成型压力：成型压力：o作用作用：压力起到压紧浸胶材料、迫使粘稠树：压力起到压紧浸胶材料、迫使粘稠树脂流动的作用，冷却保压还可防止残余挥发脂流动的作用，冷却保压还可防止残余挥发成分引起变形等。成分引起变形等。o压力选定标准：压力选定标准：o成型压力根据树脂特性、板厚、树脂含量、成型压力根据树脂特性、板厚、树脂含量、流动度和升温速度确定。流动度和升温速度确定。o硬化时有低分子物排出，压力大；硬化温度硬化时有低分子物排出，压力大；硬化温度高，压力大；高，压力大；5个阶段压力不一样。个阶段压力不一样。第四节 复合材料的成型工艺概述o压制时间的控制：压制时间的控制：o压制时间与树脂的固化速度、层压板的厚度、压制时间与树脂的固化速度、层压板的厚度、压制温度等有关。压制温度等有关。第四节 复合材料的成型工艺概述o三、模压成型法定义：三、模压成型法定义：o模压工艺是将一定量的模压料放入金属对模中，在一定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。温度、压力作用下，固化成型制品的方法。 o加热加压的作用：加热加压的作用：使模压料塑化、流动使模压料塑化、流动,充满空腔充满空腔,并使并使树脂发生固化反应。树脂发生固化反应。 o当模压料在模具内被加热到一定的温度时，其中树脂受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，此时称为树脂的动，直至充满模腔，此时称为树脂的“粘流阶段粘流阶段”。继。继续提高温度，树脂发生交联，流动性很快降低，表现为续提高温度，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，此时称形结构，此时称“硬化阶段硬化阶段”。 第四节 复合材料的成型工艺概述o工艺流程：工艺流程：模具预热涂刷脱模剂装模压制模压料称量预热脱模后处理检验制品第四节 复合材料的成型工艺概述o模压成型工艺的分类：模压成型工艺的分类：o按增强材料物态和模压料品种分类。按增强材料物态和模压料品种分类。o（1）纤维料模压纤维料模压o 树脂预混或预浸短切纤维，然后模压成型制品。树脂预混或预浸短切纤维，然后模压成型制品。o（2）织物模压织物模压o 将预先织成所需形状的二向三向或多向织物，经树脂浸渍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。后进行模压。 o（3）层压模压层压模压o 将预先浸渍好树脂的玻纤布或毡，剪成所需形状，经叠层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。放入模具进行模压。 o（4）SMC模压模压o 将将SMC片材（片状模塑料），经剪裁，铺层，然后进行片材（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。艺方法先进，发展迅速。第四节 复合材料的成型工艺概述o（5）碎布料模压）碎布料模压o 将预浸胶布剪成碎块放入模具，压成制品。将预浸胶布剪成碎块放入模具，压成制品。 o（6）缠绕模压）缠绕模压o 将浸胶的玻璃纤维或布带缠绕在模型上，进行模将浸胶的玻璃纤维或布带缠绕在模型上，进行模压。压。 o（7）预成型坯模压）预成型坯模压o 先将短切纤维制成制品形状，置入模具，加入树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。究方向之一。o（8）定向铺设模压）定向铺设模压o 将单向预浸渍布或纤维，定向铺设，进行模压。将单向预浸渍布或纤维，定向铺设，进行模压。第四节 复合材料的成型工艺概述o模压料按填料物理形态分为：模压料按填料物理形态分为：o粒粉状模压料，纤维模压料，毡状模压料，粒粉状模压料，纤维模压料，毡状模压料，碎屑模压料，片状模压料，织物模压料等。碎屑模压料，片状模压料，织物模压料等。o短玻璃纤维模压料和碎屑模压料应用广泛。短玻璃纤维模压料和碎屑模压料应用广泛。o模压料制法：模压料制法：2种种o1、预混法、预混法，先将增强填料与树脂在先将增强填料与树脂在Z形捏形捏合机中捏合、搅拌均匀后，经撕松、烘干。合机中捏合、搅拌均匀后，经撕松、烘干。该法生产能力大，所得模压料纤维松散无一该法生产能力大，所得模压料纤维松散无一定方向，流动性好，缺点比容大，强度低。定方向，流动性好，缺点比容大，强度低。第四节 复合材料的成型工艺概述o2、预浸法，、预浸法，强度大，纤维紧密，缺点流动强度大，纤维紧密，缺点流动性差。性差。第四节 复合材料的成型工艺概述o特点特点：o生产效率较高，制品尺寸准确，表面光洁，生产效率较高，制品尺寸准确，表面光洁，产品无需二次加工，易于机械化、自动化；产品无需二次加工，易于机械化、自动化；o模具设计制造复杂，压机及模具投资高，模具设计制造复杂，压机及模具投资高，产品尺寸受设备限制，只适于大批量中小型产品尺寸受设备限制，只适于大批量中小型制品。制品。第四节 复合材料的成型工艺概述电机冲压模具 模压成型设备汽车冲压模具 塑料椅模具第四节 复合材料的成型工艺概述数控模式水泥彩瓦成型机第四节 复合材料的成型工艺概述撕松机结构1-电机；2-机体；3-配重；4-进料辊；5、6-撕料辊；7-罩体第四节 复合材料的成型工艺概述o四、缠绕成型：四、缠绕成型：o定义：定义：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程，称为缠绕工成为增强塑料制品的工艺过程，称为缠绕工艺。艺。第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述缠缠绕绕工工艺艺流流程程图图第四节 复合材料的成型工艺概述o分类：分类：o干法缠绕干法缠绕o将预浸纱带（或预浸布），在缠绕机上经加热至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。o干法缠绕特点：干法缠绕特点： o制品质量稳定（含胶量、尺寸等）；缠绕速度快（100200m/min）; 劳动卫生条件好；预浸设备投资大。 第四节 复合材料的成型工艺概述o湿法缠绕湿法缠绕o将无捻粗纱经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。o特点：特点：o不需要预浸渍设备，设备投资少；便于选材；纱片质量及张力需严格控制，固化时易产生气泡。第四节 复合材料的成型工艺概述o半干法缠绕半干法缠绕 o将无捻粗纱浸胶后，随即预烘干，然后缠绕将无捻粗纱浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。到芯模上的成型工艺方法。 o纤维缠绕制品的优点纤维缠绕制品的优点o生产成本低，效率高，强度高生产成本低，效率高，强度高o缠绕制品的应用范围缠绕制品的应用范围o军工方面：军工方面：航空、航天、导弹（发动机壳体、航空、航天、导弹（发动机壳体、高压容器、导弹发射筒等）。高压容器、导弹发射筒等）。第四节 复合材料的成型工艺概述o民用方面：民用方面：o化工、石油、环保、建筑等领域的管道、贮化工、石油、环保、建筑等领域的管道、贮罐等。罐等。o发展状况：发展状况：o高性能材料和功能材料高性能材料和功能材料,主要用于高科技领主要用于高科技领域域;军工使用转向民用；提高自动控制水平，军工使用转向民用；提高自动控制水平，提高生产效率；降低生产成本提高生产效率；降低生产成本。第四节 复合材料的成型工艺概述o1、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么？o2、缠绕制品的优点是什么？、缠绕制品的优点是什么？第四节 复合材料的成型工艺概述（浸胶）第四节 复合材料的成型工艺概述（缠绕）（缠绕）第四节 复合材料的成型工艺概述（结构示意图）第六节 高分子复合材料的发展趋势（卧式缠绕机）第六节 高分子复合材料的发展趋势（卧式缠绕机）第四节 复合材料的成型工艺概述（立式缠绕机）第四节 复合材料的成型工艺概述（多芯模缠绕机）（滚转式缠绕机）第四节 复合材料的成型工艺概述（纱架）第四节 复合材料的成型工艺概述（浸胶槽）第六节 高分子复合材料的发展趋势（张力控制机构）第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述o五、注射成型：五、注射成型：o是树脂基复合材料生产中的一种重要成型方是树脂基复合材料生产中的一种重要成型方法，它法，它适用适用于于热塑性热塑性和和热固性热固性复合材料，但复合材料，但以以热塑性热塑性复合材料应用最广。复合材料应用最广。o注射成型：注射成型：将粒状或粉状的纤维将粒状或粉状的纤维树脂混合树脂混合料从注射机的料斗送入机筒内，加热熔化后料从注射机的料斗送入机筒内，加热熔化后由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低的的闭合模内闭合模内，经过冷却定型后，脱模得制品。，经过冷却定型后，脱模得制品。 注射成型为间歇式注射成型为间歇式操作过程操作过程第四节 复合材料的成型工艺概述SZL-125SZL-125克克 第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述o注射成型相对于模压成型的优点：注射成型相对于模压成型的优点：o(1)成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。o(2)热耗量少热耗量少o(3)闭模成型闭模成型o(4)可使形状复杂的产品一次成型可使形状复杂的产品一次成型o(5)生产效率高，成本低生产效率高，成本低o注射成型的缺点：注射成型的缺点：o(1)不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于7mmo(2)模具质量要求高模具质量要求高o注射成型工艺在注射成型工艺在CM生产中主要代替模压成型工艺，近年生产中主要代替模压成型工艺，近年来发展较快。来发展较快。o注射成型工艺发展较快：自动化、高速化、大型化及微型注射成型工艺发展较快：自动化、高速化、大型化及微型化。化。第四节 复合材料的成型工艺概述o喷射成型工艺o通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到模具表面，经辊压、固化制得复合材料制件模具表面，经辊压、固化制得复合材料制件的方法。的方法。o工艺示意图工艺示意图第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述o喷射方法喷射方法第四节 复合材料的成型工艺概述o特点特点：o1）生产效率较高（手糊）生产效率较高（手糊35倍），劳动强度倍），劳动强度低低o2）玻纤为无捻粗纱，材料成本低）玻纤为无捻粗纱，材料成本低o3）制品整体性好，无搭接缝）制品整体性好，无搭接缝o4）产品形状和尺寸不受限制）产品形状和尺寸不受限制o5）可调节产品厚度，纤维与树脂比例）可调节产品厚度，纤维与树脂比例o6）施工现场污染大，产品树脂含量高，强度）施工现场污染大，产品树脂含量高，强度小小第四节 复合材料的成型工艺概述o树脂传递模塑（resin transfer moulding, RTM）o通过压力将树脂注入密闭的模腔，浸润纤维织物毛坯，然后固化成型的方法。o工艺流程模具清理预成型坯制造和安放制品合模树脂注入启模脱模后处理第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述树脂膜熔渗工艺（resin film infusion, RFI）树脂膜/块加热加压浸渍固化产品预成型体第四节 复合材料的成型工艺概述o蜂窝夹层结构成型工艺蜂窝夹层结构成型工艺玻璃布 胶液涂胶条叠合压制固化切割拉伸浸胶晾置固化成型蜂窝夹心第四节 复合材料的成型工艺概述蜂窝夹层结构制造方法第四节 复合材料的成型工艺概述第四节 复合材料的成型工艺概述第五节 特种复合材料o定义：定义：某项性能特别卓越得复合材料或除力某项性能特别卓越得复合材料或除力学性能外，具有某中特殊功能的功能性复合学性能外，具有某中特殊功能的功能性复合材料。材料。o分类：分类：o1、高模量、高强度复合材料、高模量、高强度复合材料o比重小，强度高，刚度好。比重小，强度高，刚度好。o碳纤维、石墨纤维、环氧、聚酯树脂。碳纤维、石墨纤维、环氧、聚酯树脂。第五节 特种复合材料oCF（碳纤维）：（碳纤维）：o原料分：天然或化学纤维，高含碳量的有机原料分：天然或化学纤维，高含碳量的有机化合物混合物。化合物混合物。o力学性能分：墨化纤维，碳纤维，石墨纤维力学性能分：墨化纤维，碳纤维，石墨纤维o特点特点：比重小，强度高，刚度好：比重小，强度高，刚度好o缺点缺点：导热性大，吸湿性强，易氧化，价格：导热性大，吸湿性强，易氧化，价格昂贵，剪切强度差昂贵，剪切强度差第五节 特种复合材料o硼纤维硼纤维(BF)：oCVD法生产。法生产。o适合于航空工业、耐高温材料适合于航空工业、耐高温材料o优点：强度、刚度比碳纤维更高优点：强度、刚度比碳纤维更高o缺点：生产过程复杂，价格高，直径大，不缺点：生产过程复杂，价格高，直径大，不易制造外形复杂制品，加工困难易制造外形复杂制品，加工困难第五节 特种复合材料o2、烧蚀材料、烧蚀材料o应具有的特点：应具有的特点：o高的产碳率（烧蚀过程中可形成碳层，坚固，高的产碳率（烧蚀过程中可形成碳层，坚固，耐磨蚀，热传导率小，耐高温，热屏蔽作用）耐磨蚀，热传导率小，耐高温，热屏蔽作用）o高的热分解温度及高的表面温度（稳定性好，高的热分解温度及高的表面温度（稳定性好，耐高温）耐高温）o低的线性烧蚀速率、高的烧蚀热、高的绝热低的线性烧蚀速率、高的烧蚀热、高的绝热指数，低的热传导率指数，低的热传导率第五节 特种复合材料o良好的强度、刚度、高的抗热冲击能力良好的强度、刚度、高的抗热冲击能力o加工容易，裂解产物无毒或低毒。加工容易，裂解产物无毒或低毒。o应用：应用：o宇宙飞船、导弹、空间飞行器等。宇宙飞船、导弹、空间飞行器等。o3、功能性复合材料、功能性复合材料o1、固体自润滑复合材料及耐磨复合材料、固体自润滑复合材料及耐磨复合材料o2、复合光敏塑料、复合光敏塑料o3、导电的复合材料、导电的复合材料o4、阻燃及自熄性复合材料、阻燃及自熄性复合材料第六节 高分子复合材料的发展趋势o一、原材料发展动向一、原材料发展动向o树脂：耐高温（聚酰亚胺、聚苯并咪唑），热塑性树脂：耐高温（聚酰亚胺、聚苯并咪唑），热塑性树脂制成增强热塑性塑料（聚乙烯，树脂制成增强热塑性塑料（聚乙烯，ABS，尼龙等），尼龙等）o增强填料：由天然纤维转向玻璃纤维，合成纤维，增强填料：由天然纤维转向玻璃纤维，合成纤维，碳纤维，硼纤维，晶须等。碳纤维，硼纤维，晶须等。o有机纤维：除尼龙、聚酯外，新型耐高温纤维受重有机纤维：除尼龙、聚酯外，新型耐高温纤维受重视。视。o无机材料：利用无机材料填充热塑性塑料。无机材料：利用无机材料填充热塑性塑料。o其他：钙塑料，玻璃微气球，玻璃碎薄片其他：钙塑料，玻璃微气球，玻璃碎薄片第六节 高分子复合材料的发展趋势o二、工艺发展二、工艺发展o1、挤出、注射等高效成型方法在复合材料中得到挤出、注射等高效成型方法在复合材料中得到应用和改进。应用和改进。o2、新工艺的产生和应用。新工艺的产生和应用。o喷附成型：喷附成型：（将纤维和树脂液一同喷导模具表面，（将纤维和树脂液一同喷导模具表面，固化成型，可制形状复杂制品，操作比手糊改善）固化成型，可制形状复杂制品，操作比手糊改善）o离心成型：离心成型：（在空心模内，放入含增强填料的树脂（在空心模内，放入含增强填料的树脂溶液或用树脂浸渍过的增强填料，使空心模旋转，溶液或用树脂浸渍过的增强填料，使空心模旋转，利用离心力作用，物料均匀分布并紧贴在模内壁上，利用离心力作用，物料均匀分布并紧贴在模内壁上，固化成型，制造贮罐、管道等，比缠绕法表面质量固化成型，制造贮罐、管道等，比缠绕法表面质量好，成本比手糊低）好，成本比手糊低）第六节 高分子复合材料的发展趋势o对模成型：对模成型：在模具内铺好玻璃纤维毡，然后在模具内铺好玻璃纤维毡，然后闭模注入树脂，固化后脱模成型，生产周期闭模注入树脂，固化后脱模成型，生产周期短，制品外观平滑。短，制品外观平滑。o拉出成型：拉出成型：以牵引设备拉引玻璃纤维粗纱或以牵引设备拉引玻璃纤维粗纱或其他类似的增强填料通过一浸渍槽，然后把其他类似的增强填料通过一浸渍槽，然后把此浸胶材料拉入具有所须外形的阴模管。棒此浸胶材料拉入具有所须外形的阴模管。棒状或管状制品。状或管状制品。作业与思考作业与思考o1、简述高分子复合材料性能特点与分类。、简述高分子复合材料性能特点与分类。P293，思考题，思考题o2、高聚物和填料在高分子复合材料中的作、高聚物和填料在高分子复合材料中的作用。用。P294，思考题，思考题o3、何谓手糊成型，有何特点？、何谓手糊成型，有何特点？P300o4、何谓层压成型，有何特点？、何谓层压成型，有何特点？P301o5、名词解释：模压成型、名词解释：模压成型P303，思考题，思考题、缠绕成型缠绕成型P305，思考题，思考题、特种复合材料、特种复合材料P306，思考题，思考题