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第四章 复合材料制备工艺 站长素材 SC.CHINAZ.COM 站长素材 SC.CHINAZ.COM 第一节 聚合物基复合材料 1.1 聚合物复合材料的分类 1.1.1 纤维增强（FRC） （1）按纤维形态： 连续纤维和非连续纤维； （2）按铺层方式：单向；织物；三维； （3）按纤维种类：玻璃纤维；碳纤维； 芳纶（Kevlar）纤维；混杂纤维； 1.1.2 晶须增强（WRC） 1.1.3 粒子增强（PRC） 1.2 聚合物复合材料的性能 （1）高比强、高比模量。 （2）设计性强、成型工艺简单。 （3）热膨胀系数低，尺寸稳定。 （4）耐腐蚀、抗疲劳性能好。 （5）减震性能好。 （6）高温性能好，耐烧蚀性好。 （7）安全性能好。 聚合物复合材料与几种金属材料的力学性能比较 9.0 23 12 0.2 8 热膨胀系数(10-6/K) 25 27 27 81 21 比模量 110 77 210 130 42 拉伸模量,GPa 210 170 180 1120 600 比强度 1. 0 0.48 1.4 1.8 1.2 拉伸强度,GPa 4. 5 2.8 7.8 1.6 2.0 密度, g/cm3 钛 铝 钢 CFRP 碳纤维增强热固性塑料 GFRP 玻璃纤维增强热固性塑料（玻璃钢） 材 料 聚合物基复合材料的工艺特点 材料的形成与制品的成型是同时完成的 树脂基复合材料的成型比较方便 树脂的流动性 1.3 聚合物复合材料的制备工艺 聚合物基复台材料的制造技术 预浸料的制造 制件的铺层 固化 制件的后处理与机械加工 1.3.1 预浸料 / 预混料制备 预浸料是指定向排列的连续纤维（单向、织物） 浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品。 预混料是指不连续纤维浸渍树脂或与树脂混合后 所形成的较厚的片（SMC、GMT）团状（BMC）或粒状 半成品以及注射模塑料（IMC）。 SMC片状模塑料； GMT玻璃毡增强热塑性塑料； BMC团状模塑料； IMC颗粒状注射模塑料； （1）预浸料制备： a．热固性预浸料制备 浸料的制备分轮鼓缠绕法和列陈排铺法； 按浸渍树脂状态分湿法(溶液预浸法)和干法(热熔预浸法)。 b．热塑性预浸料制造 预浸渍技术：溶液预浸和熔融预浸两种，其特点是预浸料中树脂完全浸渍纤维。 后浸渍技术：膜层叠、粉末浸叠、纤维混杂，纤维混编等，其特点是预浸料中树脂以粉末、纤维成包层等形式存在，对纤维的完全浸渍要在复合材料成型过程中完成。 膜层叠是将增强剂与树脂薄膜交替铺层，在高温高压下使树脂熔融并浸渍纤维，制成平板或其它一些形状简单的制品。 增强剂一般采用织物，使之在高温、高压浸渍过程中不易变形。 具有适用性强、工艺及设备简单等优点。 粉末浸渍是将热塑性树脂制成粒度与纤维直径相当的微细粉末，通过流态化技术使树脂粉末直接分散到纤维束中，经热压熔融即可制成充分浸渍的预浸料。 粉末浸渍的预浸料有一定柔软性，铺层工艺性好，比膜层叠技术浸渍质量高，成型工艺性好，被广泛采用 （2）预混料制造 a.SMC(片状模塑料)和BMC(团状模塑料)制造： 可直接进行模压成型而不需要事先进行固化、 干燥等其它工序的纤维增强热固性模塑料。 组成:包括短切玻璃纤维、树脂、引发剂、 固化剂或催化剂、填料等。 SMC一般用专用SMC机组制造； BMC用捏合法制造。 片状模塑工艺 b.GMT(玻璃毡增强热塑性塑料) 制造： GMT是一种类似于热固性SMC的复合材料半 成品。所采用的增强剂是无碱玻璃、无纺毡或 连续纤维。 c.IMC(颗粒状注射模塑料)制造： IMC一般使用双螺杆挤出机制造，由切割机 切断，长度一般为3–6mm。 1.3.2 成型工艺 （1）手糊成型 用于制备热固性树脂复合材料的一种最原始、最简单 的成型工艺。 a.用手工将增强材料的纱或毡铺放在模具中， b.通过浇、刷或喷的方法加上树脂； 纱或毡也可在铺放前用树脂浸渍，用橡皮辊或涂刷的方法赶出其中的空气。 c.如此反复，直到所需厚度。 固化通常在常温、常压下进行，也可适当加热，或常温时加入催化剂或促进剂以加快固化。 （2）压力成型： a.袋压成型： 真空袋成型； 压力袋成型 ； 袋压成型是最早最广泛用于预浸料成型的工艺之一。将铺层铺放在模具中，依次铺上脱膜布、吸胶层、隔