聚合物基复合材料聚合物基复合材料成型用半成品的加工.ppt

第五章 聚合物基复合材料成型用半成品的制备 复合材料的界面效应有哪些？ 复合材料界面的形成有几个阶段？ 提高界面结合强度的途径有哪些？ 简述水对复合材料的破坏机理。 什么是偶联剂？简述用于玻纤的偶联剂类型及作用机理。 复合材料制备的影响因素： ①原材料 ②工具及模具：模具要考虑膨胀系数、使用温度等因素， ③热；温度 ④压力。 各种材料都有其独特的物性、机械和加工特性，因此每种材料都必须使用合适的制造技术，把材料转变成最终的形状。 复合材料的制备工艺： 一步法： 由纤维、树脂等原材料直接混合浸渍，一步固化成型形成复合材料； 工艺、设备简单； 挥发物不易除去，影响制品性能； 树脂分布不均； 效率低，环境恶劣。 二步法：预先对纤维、树脂进行混合浸渍加工，使之形成半成品，再由半成品成型出复合材料制品。 将浸渍过程提前，树脂均匀分布； 将挥发物去除，减少空隙率； 改善作业环境。 热塑性塑料：粒料； 热固性塑料：模塑料 连续纤维增强复合材料：预浸料 树脂基复合材料成型工艺流程： 预浸料等半成品的制备 增强材料预成型 复合材料的固化成型 不同工艺方法这三个方面可能同时或分别进行 本章教学目的： 了解热塑性塑料粒料的制备方法 了解热固性塑料模塑料的制造方法 了解增强热塑性塑料片材的制造 本章重点难点： 连续纤维预浸料的制造方法 5.1 热塑性塑料粒料的制造方法 5.1.1 颗粒填充热塑性塑料粒料的制造方法 粉料造粒法： 三辊研磨机 2.初混合 在聚合物熔点以下的温度和较为缓和的剪切应力下进行的一种初步混合。 设备：捏合机、高速混合机 捏合机：由一个鞍形底混合室和一对Z形搅拌器组成。 高速混合机：由一个圆形混合室和一个设在混合室底部的快速旋转的叶轮组成，并设有加热和冷却装置。叶轮转速：80~860 r/min 加料顺序：树脂、部分增塑剂、混合物（由稳定剂、润滑剂、着色剂和另一部分增塑剂调制）、固体填料 混合终点：经验判断、时间 Z型捏合机 转子的形式 高速混合机 高速混合机依靠混合器的叶轮旋转将物料翻动和旋转，对翻动的物料切向高速搅拌，在较短时间将物料混合均匀，实现打碎和混合。 叶轮的形式 3.塑炼 在高于树脂熔点的温度和较大的剪切应力下，物料达到适当的柔软度和可塑性，使各组分分散的更均匀，同时还可以除去其中的挥发物，以有利于输送和成型，保证制品的质量。 塑炼温度、时间和剪切力 设备：双辊筒炼胶机（开放式炼塑机）、密炼机、单螺杆挤出机等 塑料试样的均匀性、分散程度、表面观察、撕裂强度来决定塑炼的终点。 辊筒的转速 速比 辊筒间的间距 转速：前辊后辊 温度：前辊后辊 4. 造粒 炼塑机上的料片输送到切粒机上分次进行纵切和横切即可得到粒料。 挤出机塑炼，在机头装一旋转刀片切粒，或先将物料挤出成条状物，在经切粒机造粒。 热塑性塑料粒料制备中所用的设备： 5.1.2 纤维增强热塑性塑料粒料的制造方法 制造增强粒料的要求： 玻璃纤维能均匀地分散于树脂中； 玻璃纤维与树脂应尽可能包覆或黏结牢固； 制造过程中应尽可能减少对玻璃纤维的机械损伤，尽可能减少对树脂分子的降解。 1.长纤维增强热塑性塑料的制造方法 电缆包覆式生产工艺： 长纤维粒料由于树脂包覆差，纤维分布不均匀，粒料硬度不高，仅适合于螺杆式注射机成型。在成型时依靠螺杆的混合作用，使纤维均匀地分散于树脂中。 注意：长纤维增强粒料并没有真正体现出增强塑料的性能！！！ 长纤维增强粒料制造方法： 2. 短纤维增强热塑性塑料粒料的制造方法 为解决高熔融黏度树脂（如聚烯烃类、聚苯乙烯类、聚氯醚类等）的长纤维型粒料因纤维在树脂中分散不好易引起制品性能和外观不理想而产生，所以也称为分散型增强粒料。 采用双螺杆挤出机对热塑性塑料进行增强比单螺杆挤出机能更为有效地挤出并复合疏松的物料。 单螺杆挤出机——机头压力 双螺杆挤出机——螺杆作用 目前国内工业上普遍采用的仍然是φ45单螺杆排气式挤出机，将长纤维增强粒料回挤的工艺路线。 排气式螺杆的几何参数： 排气式螺杆：两根不同长度的单螺杆同轴串联而成。 短纤维增强粒料制造法： 5.2 热固性模塑料的制造 5.2.1 模塑粉的制造方法 微粒添加剂和合成树脂（含或不含固化剂）复合而成的粉状