8-聚合物基复合材料制备方法.ppt

第六章 聚合物基复合材料成型工艺 1. 工艺过程 拉挤成型 排纱 浸胶 预成型 固化成型 牵引 切割 产品 树脂：不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、ABS、 PA、PC 纤维：无捻玻纤初纱、连续纤维毡、碳纤、芳纤、 双向或三向织物 2. 原材料 3. 型材类型 工字形、槽形、角形、异型截面 4. 工艺特点 ①连续成型，制品长度不受限制； ②产品纵向力学性能突出，产品性能稳定； ③制造成本低，自动化程度高，生产效率高 拉挤成型 将纤维和树脂置于旋转模内表面，借助模具转动的离心 力将物料压紧，并排除其中的空气，固化后得到产品。 1. 工艺过程 离心浇注成型 产品厚度均匀，外表光洁。 2. 特点 复合材料固化=树脂固化 一、固化过程 6.3 复合材料固化过程 凝胶： 定型： 熟化： 从粘流态到树脂凝胶态 树脂体系成为一个支化的巨大网络分子，从分子链运动到链段运动 玻璃态内部固相反应 凝胶 高弹态 玻璃态 体型结构，链段运动冻结 提高温度进行后处理，交联密度增大 1. 固化工艺参数 二、固化工艺参数的确定 温度、时间、压力 2. 固化过程检测方法 ①红外光谱法（IR）； ②差示扫描量热法（DSC）； ③动态介电分析法（DDA）； ④动态力学分析法（DMA） 结构变化（官能团浓度） 状态变化（焓变） 固化过程（电容C-t） 固化过程（力学性能-时间） 2. 固化过程检测方法 2. 固化过程检测方法 3. 工艺参数确定 ①固化温度：DSC、DMA； ②固化时间：IR、DMA（不同固化时间，制品性能）； ③加压时间：DDA、DMA； ④后处理时间：DMA 1. 过程 三、固化过程收缩与内应力 X A C 加热 初步固化 凝胶 继续固化 B 冷却Tg D 室温 Y 2. 体积变化 ①胶化收缩（C—Y）决定内应力大小 ②聚合收缩（A—B） ③热收缩（B—Y） ④固化收缩（A—Y） ②+ ③= ④ ⑤热膨胀（X—A） ⑥实际体积收缩 3. 影响固化收缩的因素 ①树脂类型： 酚醛缩聚，收缩最大；聚酯分子间范德华距离（0.32nm）变为C-C共价键（0.154nm），收缩居中；环氧开环聚合，膨胀抵消收缩，收缩最小 ②固化温度 温度越高，收缩率越大，内应力也越大 ③固化剂种类 形成固化网络交联密度、紧密程度 4. 内应力 1）来源 物理收缩应力、化学收缩应力 内应力 收缩不均匀 2）减小内应力措施 慢速升温或低温固化，固化均匀、充分； 添加粉状填料或柔性树脂； 缓慢冷却，松弛热收缩； 后处理 6.4 复合材料夹层结构制品成型工艺 复合材料夹层结构=复合材料蒙皮+轻质夹芯材料 种类 泡沫夹层结构 蜂窝夹层结构 玻板夹层结构 特点：质量小、强度刚度大、保温隔热、抗震动 流动模型：树脂流动特性 热化学模型：树脂体系吸热、放热过程 空隙模型：成型缺陷 内应力模型：收缩应力、热应力 袋压成型 3. 真空封装材料铺叠顺序 专家系统：控制热压罐成型工艺过程 固化模型 袋压成型 4. 工艺参数 固化温度、时间：取决于树脂体系和制件厚度； 升温速率 固化压力：排除过剩树脂，使制件密实； 加压时机 真空度：排除夹杂空气和挥发物 1. 定义 模压成型 将复合材料片材或模塑料放入金属对模中，在温度和压力作用下，材料充满模腔，固化成型，脱模制得产品的方法。 2. 特点 ①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； ②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制品。 3. 工艺流程 模压成型 1）模压料估算 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 r：制品密度 V：体积 a:物料损失系数(3%~5%) 模压成型 2）工艺参数 A. 温度 装模温度：取决于模压料品种，制品结构和生产效 率（快速成型80℃以上，一般室温~90 ℃） 升温速度：10 ℃/h~ 30 ℃/h 最高模压温度 固化温度（温度过低，固化不完全；过高，局部固化，中间固化不良） 保温时间 固化反应时间不稳定，导热时间 模压成型 B. 压力 作用：克服模压料之间以及与模腔间的摩擦，物料充 满模腔；压紧制品，保证形状和尺寸 加压时机：树脂激烈反应放出大量气体之前 a. 凭经验（树脂拉丝）；b. 树脂凝胶温度；c. 气体释放量 放气充模（加压、卸压、反复几次） 模压成型 3）预热和预成型 预热作用：改善工艺性能，提高模压料温度，缩短固化时间，降低成型压力； 预热方法：加热板、红外线、电烘箱、高频、远红外 60~100℃，30min C. 预成型（室温下预先压制）：缩短生产周期，提高生产效率及制品