陈辉《材料合成与制备》第四章-1.pptVIP

* * * * * * * * * * * * 4.5.3 连续缠绕成型工艺 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，然后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程。 缠绕工艺： 干法缠绕：设备成本高，劳动条件好，生产效率高 湿法缠绕：成本低，产品气密性好，生产环境差 半干法缠绕： 三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。 石膏、钢、铝、低熔点金属、木材、水泥、石蜡、聚乙烯醇等 所用材料： 结构形式： 1. 芯　模 　实心或空心整体式芯模 　组合装配式芯模 　石膏隔板组合式芯模 　管道芯模 2. 缠绕规律 缠绕规律：描述纱片均匀稳定连续排布芯模表面以及 　　　　　芯模与导丝头间运动关系的规律 缠绕线型：是连续纤维缠绕在芯模表面上的排布形式 完整循环：螺旋缠绕时，纤维自芯模上某点开始，导丝 　　　　　头经过若干次往复运动后，又缠回到原来的 　　　　　起始点上，这一段缠绕称为一个完整循环。 缠绕线型需满足的要求： 　纤维既不重叠又不离缝，均匀连续布满芯模表面 　纤维在芯模表面位置固定，不打滑 缠绕线型分类：环向缠绕，纵向平面缠绕，螺旋缠绕 环向缠绕： 芯模绕自身轴线作匀速转动，导丝头沿芯模筒体段轴线方向匀速移动，芯模转一周，导丝头移动一个纱片宽度（轴向纱片宽），如此循环。 纵向平面缠绕： 导丝头在固定平面内作匀速圆周运动，芯模绕自身轴慢速旋转。导丝头转一周，芯模转动一个微小角度，反映在芯模表面为近似一个纱片的宽度。纱片依次连续缠绕到芯模上，各纱片均与极孔相切，相互间紧挨着而不交叉，纤维缠绕轨迹近似为一个平面单圆封闭曲线。 螺旋缠绕（测地线缠绕）： 芯模绕自身轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动，螺旋缠绕是一种连续的纤维缠绕过程，缠绕轨迹是由筒身段的螺旋线和封头上的空间曲线所组成，纤维缠绕不仅在筒身段，而且也在封头上进行。特点是每束纤维都对应极孔圆周上的一个切点，相同方向临近纱片之间相接而不相交，不同方向的纤维则相交，当纤维均匀缠满芯模表面时，就构成了双层纤维层。 固化制度：取决于树脂系统性质和制品的物化 性能 张力制度：采用逐层速减的张力制度，主要问题 包括纤维初应力的确定和张力速减制度 3. 缠绕工艺过程 三种树脂基复合材料制备方法的比较 方法 优点 缺点 应用 手糊成型 适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产，设备简单、工艺简便，可在产品任意部位增补增强材料 效率低、劳动强度大，产品质量不易控制，制品力学性能低 模压成型 生产率高，制品尺寸准确重复性好，表面光洁，一般无须二次加工，易实现自动化 模具设计与制造复杂，压机及模具投资高，制品尺寸受设备限制 结构件、连接件、防护件、电气绝缘等 连续缠绕 纤维排列规整度和精度高，可以实现等强度设计，质量稳定效率高，制品结构合理，比强度和比模量高 设备投资费用大 中空容器，压力容器，大型贮罐，管材等 1、喷射成形工艺（spray moulding） 半机械化手糊法，与手糊成形工艺基本相同，但糊制→喷枪机械作业 生产率高，节省原材料，制品整体性高，形状尺寸不限。 树脂含量高，制品强度低，工作环境差 不饱和聚酯树脂，用于船体、车身、容器等大型部件。 其它成型方法 2、袋压成形工艺（bag moulding） 加压袋法 手糊或注射成形未固化玻璃钢→橡胶袋→加压→加热固化 真空袋法 手糊或注射成形未固化玻璃钢→橡胶袋→抽真空→固化 制品光滑，适应各种树脂；质量高；但成本高； 适于快速原型零件和产量不大的制品，不能生产复杂、大件制品。 3、层压成形工艺（lamination process） 层叠胶布→模板之间→加热、加压固化→冷却、脱模、修整→层压板 制品表面光，质量好且稳定，设备简单，生产率高 只能生产板材，且尺寸受限，制品精度低，劳动轻度大。 4、拉挤成形工艺（pultrusion process） 送纱→浸胶→预成形→固化成形→牵引→恒定截面型材 设备价低，生产率高，原料利用率高 制品方向性强，剪切强度低 适用于不同界面形状的长条状、板状等型材。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 二、碳纤维CF 由有机纤维经高温固相反应（脱氢、交联、环化、石墨化）而得，主要成分为碳的无机纤维。 具有重量轻、强度高、模量高、导电、导热、膨胀系数小、自润滑、耐高温、化学稳定性好等特点。 由于价格高，一般用于要求高强、耐高温的重要结构件，如航天航空、高档体育器材中。 碳纤维编织布 碳纤维板 碳纤维 碳纤维编织环 碳管 1．制备方法 ⑴．碳化法 —— 生产长纤维 拉丝： 制有机长纤维 牵伸： 规整环状