4实验_短纤增强热塑性复合材料制备的性能测试.docVIP

短纤增强热塑性复合材料的制备及性能测试 大型工艺实验讲义 编者：韩克清 袁象恺 2006年4月 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP（Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。(FRTP)具有很多独特优点，如韧性高、耐冲击性能好、预浸料稳定、无贮存时间限制、制造周期短、耐化学性能好、吸湿率低、可重复加工等。由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。”形机筒内，装有两根互相啮合的螺杆，如图1所示，它由机筒、螺杆、加料斗、温度控制系统、传动装置和机座组成。双螺杆挤出机的螺杆每根可以是整体，也可以加工成几段组装，其形状可以是平行式，也可以是锥形。两根螺杆的回转方向分为同向和异向。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，具有如下优点： 由摩擦产生的热量较少； 物料在料筒内受到的剪切比较均匀； 双螺杆的输送能力较大，挤出量比较稳定，物料在机筒内停留的时间较短，不易老化； 机筒可以自动清洗。 图1 双螺杆挤出机结构简图 1－机头连接器；2－多孔板；3－机筒；4－加热器；5－螺杆；6－加料器；7－料斗；8－加料器传动装置；10－减速箱；11－电动机 2、注塑成型 注塑成型（Injection Molding）是聚合物加工中的重要方法之一，将固态物料在注塑机的料筒中加热塑化，并由注塑系统将熔体在高压下注入模具中成型，冷却（对塑料）或硫化（对橡胶）后取出制品，这就是注塑成型过程。用这种方法可在高生产效率下制出各类形状复杂、高质量、高精密度的制品。 注塑成型的特点：能一次成型出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制品；对各种塑料加工的适应性强，几乎能加工所有的热塑性塑料和某些热固性塑料，包括通用塑料（如PE、PP、PVC、PS等）、工程塑料（如ABS、尼龙等）等，以及复合材料（如玻纤增强PP、玻纤增强尼龙66等）；生产效率高；易于实现自动化；所成型的制件经过很少修饰或不修饰就可满足使用要求；还能生产加填料改型的某些制品。 1）纤维增强复合材料的注射成型原理 纤维增强复合材料的注射成型过程主要产生物理变化。增强粒料在注射机的料筒内加热熔化至粘流态，以高压迅速注入温度较低的闭合模内，经过一段时间冷却，使物料在保持模腔形状的情况下恢复到玻璃态，然后开模取出制品。这一过程主要是加热、冷却过程，物料不发生化学变化。 注射成型过程如图2所示，将粒料加入料斗5内，由注射塞6往复运动把粒料推入料筒3内，依靠外部和分流梭4加热塑化，分流梭是靠金属肋和料筒壁相连，加热料筒，分流梭同时受热，使物料内外加热快速熔化，通过注射柱塞向前推压，使熔融态物料经过喷嘴2及模具的流道快速充满模腔，在模腔内当制品冷却到定型温度时，开模取出制品。从注射充模到开模取出制品为一个注射周期，其时间长短取决于产品尺寸大小和厚度。 图2 注射成型工艺原理示意图 1－模具；2－喷嘴；3－料筒；4－分流梭；5－料斗；6－注射柱塞 2）注射成型机的结构组成 一台通用注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电器控制系统、检测安保装置等。如图3所示。 图13注塑机的基本组成部分 图4 料筒的结构图 a.注射装置（射胶系统）：主要由塑化部件（螺杆、料筒和喷嘴组成）以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动油缸等组成。主要作用是将塑料均匀塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔之中。 b.模具、合模装置（锁模系统）：主要由前后固定模板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模油缸、移动油缸、连杆机构、调模装置以及制品顶出装置等组成。主要作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠的合紧，以及脱出制品。 c.液压系统和电器控制系统：液压系统由各种液压元件和回路及其它附属设备组成。电器控制系统则主要由各种电器和仪表等组成。作用是保证注射机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间）和动作程序准确有效的工作。液压系统和电器控制系统有机的组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。 d.检测安保装置：是人机安全的保护屏障。通过检测油温、料温、系统超载和设备故障以及特设的机电联锁安全装置，达到人机安全运行。包括安全门、行程开关、机械器件组成的机电安全装置和由热电偶、电子尺、溢流阀与控制电脑构成的自动报警系统。 3）纤维增强复合材料注射成型特性 要掌握注射成型工艺，必须对成型特性有较深入的了解。 a. 注射料中挥发物的控制 正常情况下，注射料中总是含有一定量的水分和挥发物。对于热塑性复合材料来讲，吸收空气中水分的