第八章复合材料的成型加工技术.ppt

第八章 复合材料的成型加工技术 一、复合材料简介 1.复合材料 两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料 组分材料相对独立 性能具有协同效应 组成：基体、增强材料 2.分类 （1）按增强材料形态 连续纤维复合材料 短纤维复合材料 粒状填料复合材料 编织复合材料 （2）按增强纤维种类 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料 有机纤维复合材料 金属纤维复合材料 陶瓷纤维复合材料 （3）按基体材料 聚合物基复合材料 金属基复合材料 无机非金属基复合材料 （4）按材料作用 结构复合材料 功能复合材料 3.特点 协同效应 性能可设计性 可制成所需任意形状产品，避免多次加工工序 二、聚合物基复合材料的成型加工技术 成型固化工艺： 成型：将预浸料根据产品要求，铺置成一定形状，一般就是产品形状 固化：使已铺置成一定形状的叠层预浸料，在温度、时间和压力等因素影响下，使形状固定下来，并能达到预计性能 1.手糊工艺 （1）工艺过程 1）原材料选择 a.聚合物基体 要求：能在室温下凝胶、固化，并在固化中 无低分子物产生 能配制成粘度适当的胶液 无毒或低毒 价格低 主要有:不饱和聚酯树脂 环氧树脂 聚酰亚胺 聚马来酰亚胺 b.增强材料的选择 玻璃纤维及织物、碳纤维及织物、芳纶纤维等 c. 脱模剂 内脱模剂 外脱模剂：薄膜型：聚酯薄膜、聚乙烯醇 薄膜、玻璃纸 混合溶液型：聚乙烯醇溶液 蜡型：石蜡、硅酯、凡士林等 2）模具设计与制造 a.分类 单模、对模 整体式、拼装式 b.模具材料 玻璃钢、木材、石膏-砂、石蜡、金属等 3）原材料准备 a.胶液准备 胶液粘度 适宜 凝胶时间 指一定温度条件下，从粘流态失去流动性变成软胶状态的凝胶所需的时间 b.增强材料准备 表面处理 裁剪 简单件按模具型面展开图制成样板，按样板裁剪；复杂件，分割成几部分，分别制样板，再裁剪 注意布的经纬方向 c.胶衣糊准备 用来制作表层胶衣层的 耐水性、自熄性、耐热性、柔韧耐磨性等 d.制品的厚度与层数计算 4）糊制 a.刷胶衣 涂刷或喷涂 b.结构层的糊制 胶衣层全部凝胶后开始 c.铺层控制 纤维尽可能连续 拼接 对接 d.铺层的二次固化拼接 5）固化 a.不饱和聚酯树脂的固化及工艺 引发剂：分解产生游离基 促进剂：使引发剂在较低温度下产生大量游离基 固化过程：凝胶阶段、定型阶段（硬化阶段）、熟化阶段（完全固化阶段） b.固化度控制 固化度表明热固性树脂固化反应程度，以百分率表示； 巴柯硬度; 通过调控树脂胶液中的固化剂含量和固化温度来控制固化度 6）脱模、修整与装配 *工艺流程 （2）特点 可生产尺寸大、批量小、形状复杂件 设备简单、投资少 工艺简单 易满足产品设计要求，可在一些部位增补增强材料 生产率低，环境差，不易控制产品质量 2.模压工艺 将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，闭模后加热使其熔化，并在压力下充满模腔，形成与模腔相同形状制品，再经加热使树脂进一步发生交联反应固化，或冷却使热塑性树脂硬化，脱模得复合材料制品 （1）模压料 片状模压料（SMC） 团状模塑料（DMC） 散状模塑料（BMC） （2）模压工艺流程 1）压制前准备 a.模压料预热和预成型 加热：改善模压料的工艺性能；缩短固化时间，降低成型压力 预成型 b. 装料量的计算 c. 脱模剂的选用 内外结合 2）压制 粘流、凝胶、硬固三阶段 a.装模 使物料流程最短 对狭小流道及“死角”处，需预先铺设料 据制品使用受力情况，排列取向纤维，充分发挥纤维的增强作用 物料铺设尽量均匀以改善制品的均匀性 尽可能使物料中纤维沿其流动方向取向 b.压制 压力制度、温度制度、固化时间 温度制度：装模温度、升温速度、最高温度、恒温、降温及后固化温度等 压力制度：成型压力、加压时间、放气等 固化时间 3.RTM工艺 树脂传递模塑 （1）工艺过程 将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模后加工成制品。 （2）特点 主要设备投资少； 生产的制品两面光滑、