复合设计研讨.doc

复合材料成型加工课程设计 姓 名 专 业 学 号 指导教师 二○一四年十二月 《复合材料成型加工》课程设计任务书 一、课程设计的目的 复合材料成型加工课程设计是材料学教学计划的组成部分，是在完成课堂学习、生产实习和其它相关专业课程学习之后进行的，是对本课程的综合知识掌握情况的一次全面检验。通过课程设计，可以进一步培养学生综合应用所学知识的能力，使学生能熟悉复合材料工艺设计、生产工艺流程图制定、合理选择制材设备的方法，加强自学能力，为今后从事相关工作打下坚实基础。 二、设计任务和设计依据 设计任务：日产量1500件树脂基复合材料注塑工艺设计 设计依据：1. 每天工作班制：三班，8小时/班。 2. 每件样品不超过500g，一模一件。 3. 原料自选。 三、设计要求 1、查阅文献资料，了解注塑机结构及操作规程，按照设计要求合理选用设备，设置生产参数； 2、根据生产任务，制作典型生产工艺流程。 聚乙烯/碳纤维复合材料注射成型工艺设计 一、设计背景以及国内外发展现状 树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料，通常使用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体。 纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有：热固性树脂、热塑性树脂，以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中，也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体，冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型，在加工过程中发生固化，形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物，因此不能再生。复合材料的树脂基体，以热固性树脂为主。早在40年代，在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面，50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件，较钢质壳体轻27%；后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”，使壳体重量较钢制壳体轻50%，从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂，强度又大幅度提高，而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。 多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点，已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。[11]?碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料 。聚乙烯/碳纤维 复合材料是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料为原料，热塑性塑料可采用新塑料或工业、生活废弃的各种塑料，而碳纤维可采用因此木塑复合材料的研制和广泛应用有助于减缓塑料废弃物的公害污染，也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的压力。木塑复合材料的生产和使用不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，材料本身还可以回收进行二次利用，因此它是一种全新的绿色环保复合材料。 二、聚乙烯/碳纤维复合材料配方（生产原料） 2.1 原材料的选择 2.1.1聚乙烯树脂 作为聚乙烯/碳纤维复合材料挤出发泡的原料，选择分子质量适当的聚乙烯非常重要，因为分子质量影响聚合物的流变性，从而对气泡的生长影响很大。分子质量过低，熔体强度较差，熔体对发泡气体逃逸的阻碍能力差，很难得到泡孔均匀细密的泡沫塑料；若分子量过高，熔体的拉伸强度很大，抑制泡孑L的生长，致使发泡不充分，也难以得到高发泡率的泡沫塑料。故选择K值为57～60的聚乙烯较为合适。 2.1.2碳纤维 碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得，应用较普遍的碳纤维