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1、复合材料制备技术全册复合材料制备技术全册 配套最完整精品课件配套最完整精品课件 复 合 材 料 成 型 与 加 工 技 术 第2章 手糊制备技术 2.1 手糊制备技术的优势（地位重要，不可替代） q 制备技术简单，一看就会，但需要操作经验和技巧； q 只需简单的操作工具和模具以及简易的场地，便于推广； q 铺层根据需要随时可调，可增可减，操作自由度大； q 适于多品种、单件或小批量生产，不受制品尺寸和形状的 限制； 2.3 目前采用手糊成型生产的主要产品（摘自先进复合材料 制造技术手册）： 波形瓦、浴盆、冷却塔、活动房、卫生间、贮罐、风机 叶片、各类渔船和游艇、微型汽车和客车壳体、大型雷达天

2、线罩及天文台屋顶罩、设备防护罩、雕像、舞台道具和飞机 蒙布、机翼、火箭外壳、防热底板等大中型零件。 2.2 手糊制品质量保证的基本条件： 根据制品的性能要求合理选用原材料；根据制品结构特 点进行正确的结构设计（模具设计、铺层设计等），注意 对各工序的质量检测、监控；提高工人的责任心和素质。 2.4 手糊成型常用原材料 增强材料主要是纤维织物和短纤维毡，用量最大的是玻璃布 （精布和土工布），日本多采用毡类； 基体材料以热固性树脂为主，用量最多的是UP和EP。 2.5 手糊基本工艺过程 树脂胶液配置 凝胶时间测试粘度测试 成型模具准备 清理污渍上脱模剂修复缺陷 增强体剪裁 烘干 铺层与赋形 喷（刷

3、）胶衣 固化，脱模 检验，修整 涂刷树脂胶液 制品厚度控制 胶衣配置 纤维铺层 2.6 手糊聚合物基复合材料制品铺层构 成 内表面层： 由胶衣或纯树脂或树脂表面毡喷涂或涂刷 过 渡 层： 树脂：60%70%，0.2平纹玻璃布或短切增强纤维毡。 结 构 层： 树脂：50%60%，0.20.4中碱玻璃布或增强毡 外表面层： 0.2平纹布或富树脂层 外表面层 结构层 过渡层 内表面层 模具成型面 制 品 厚 度 外 内 实例1 餐桌椅手糊成型 （1）餐桌椅结构特点分析 v具有一定的曲面形状； v双面光滑； v一次整体成型； v能够承受人或重物的压力。 （2）餐桌椅模具设计 成型模具材料选择 v一般轻

4、质材料（木材、水泥、石膏、复合材料、金属等）均可； v餐桌椅一次整体成型，且双面光滑，底座上有预埋固定架，制作数量 较多； v采用玻璃钢对模具成型。（一方面玻璃钢模具制造成本相对不高，又 可以满足数量较多的要求。） （3）玻璃钢模具制备过程 木模糊制玻璃钢下模糊制玻璃钢上模玻璃钢模具 根据餐桌椅的形根据餐桌椅的形 状尺寸制作木模状尺寸制作木模 木模表面打磨木模表面打磨 （间或刮腻子）（间或刮腻子） 喷喷胶衣（加色浆）胶衣（加色浆）铺铺表面毡表面毡铺铺0202玻璃布玻璃布 铺铺0404玻璃布玻璃布铺铺0202玻璃布玻璃布铺铺表面毡表面毡 固化成型固化成型 修补和砂纸打磨修补和砂纸打磨 （干、湿）

5、（干、湿） 抛光、涂脱模剂抛光、涂脱模剂餐桌椅模具餐桌椅模具 脱模（木模去掉）脱模（木模去掉） 木模涂脱模剂木模涂脱模剂 模具加强模具加强 玻璃钢模具制备流程图 （4）玻璃钢餐桌椅制备 1）主要原材料： 191UP； 33胶衣； 04中碱玻璃布； 02中碱玻璃布； 黄色色浆； 预埋固定架（焊接 铁架） 配方（重量比） 191UP100 过氧化甲乙酮12 促进剂14 2）UP树脂液配方 （需要控制树脂的凝胶时间） 3）手糊成型 首先检查阴、阳模型腔是否存在缺陷，如无，涂上脱模 剂，进行抛光处理； 配制胶衣糊（33胶衣促进剂固化剂色浆）； 涂刷胶衣糊，待达到粘手但不沾手的程度； 配制UP树脂胶液（

6、191UP固化剂促进剂色浆）； 分别在阴、阳模上铺02玻璃布一层； 在阴模上铺04玻璃布3层； 阴、阳模合模，用强力钳夹紧，常温固化成型； 脱模，检验，修边，修补等。 实例2 张家界景区游览车复合材料车体的手糊成型 （1） 景区游览车结构特点分析 v游览车外形结构比较复杂，尺寸较大； v车体分成三部分：车顶、车座和裙边； v车座和裙边外表面光滑，车顶两面光滑； v车顶、车座和裙边分别整体成型，然后再连接安装成整体； v每节车箱需要承受四个游客的体重对车厢车座的作用； v车架和动力传动部分采用金属材料，其余均为复合材料； v车体能够经受住一定的外力冲击； 车 头车 厢 长 宽高（mm3） 308

7、0 1200 2000 2500 1200 2000 总质量（kg）168145 质量分布 （kg） 车顶6045 车座9085 裙边1815 （2）选择复合材料制备游览车的优势： （3）游览车的力学分析： 复合材料轻质高强，减重效果明显； 复合材料耐腐蚀性、抗冲击性、抗疲劳性强； 复合材料具有一次整体成型优势 ； 景区自身的宣传效应，提高其知名度。 行驶速度控制在12km/h，外形设计不考虑气动影响； 游览车在起动、加减速或停止过程中产生的加速度惯性力 对车厢的车顶和车座的结合部以及车顶的下弯曲部产生应力 作用； 乘客的体重对游览车的车座的压力作用 ； （4）各分部件设计 复合材料车顶： 车

8、顶侧面为敞开式，前后两端为开 口式； 车顶边沿设计有向内表面突出的纵 横向加强筋； 每个车顶的质量小于45kg，经过计 算的玻璃钢的壁厚平均为5.5mm， 但实际厚度只有4.5mm，加强筋的 截面尺寸为30mm 15mm； 复合材料车座： 承受整个车体和乘客的重量； 车座由底板、边板和座椅 等部分组成，一次整体成型； 车座底板设计成单层实心 结构，设计厚度10mm，而边板 部分设计成双层空心结构，内 部由衬板连接成整体结构，设 计壁厚5mm左右； 其余大部分区域的设计厚 度大约在4.5mm-5.5mm左右， 有些部位需用加强筋进行补强； 复合材料裙边 避免车座底部的动力、电器和其它连接机构外露

9、； 使整个车体更加美观； 承载要求不高，可一次整体成型； 实际设计成组合式，便于装、拆、卸等要求； 大部分设计壁厚3mm，边缘与车座连接处为5mm。 （5）部件连接 车顶与车座采用胶粘剂粘接与密布铆钉相连接方案，连接 缝用装饰铜带遮盖； 车座底板与车架间采用螺栓连接（压力、剪力）； 车座与裙边采用铆钉铆接； （6）复合材料车体及模具材料配方设计 树脂增强材料表面层 牌号厂家牌号厂家 车顶901南京巴斯夫树脂厂无碱玻璃布长沙玻纤总厂33胶衣 车座196/191 温州市中乔树脂化工实业公司 番禺市福田化工有限公司 无碱玻璃布长沙玻纤总厂33胶衣 裙边196温州市中乔树脂化工实业公司中碱玻璃布长沙玻

10、纤总厂33胶衣 模具CYD128岳阳化工总厂环氧树脂厂中碱玻璃布长沙玻纤总厂美国胶衣 （7）复合材料车体模具设计过程 1）车顶模具设计 设计成阴、阳对模；（两面光滑） 具体过程： 用木材加工成一个模面尺寸与车顶制品外表面尺寸相同的过渡阳模； 在过渡阳模上翻制一个环氧复合材料工作阴模，模具加强； 去掉过渡阳模，对工作阴模处理后，在工作阴模中糊制一个与车顶制品形状 和尺寸相同的玻璃钢过渡模（即车顶制品毛坯）； 对玻璃钢过渡模进行尺寸和形状修正，使其表面尺寸和形状与实际要求的制 品的形状和尺寸相同，进行处理； 在玻璃钢过渡模表面翻制车顶的工作阳模，模具加强； 对工作阴模和工作阳模进行表面处理后得到车

11、顶的阴、阳对模。 2）车座和裙边模具设计 阴模成型；（外表面光滑） （8）复合材料车体制备工艺流程 工作阳模表面喷胶衣 表面层糊制 结构层糊制 加强筋糊制 工作阴模表面喷胶衣 表面层糊制 结构层糊制 湿态下合模定位 重物加压 室温固化 60烘烤2h 脱模，修整 （9）现场试车 在游览车坐满乘客的情况下，游览车运行良好，没 有出现任何不良变形，达到设计要求。此外还通过了交 通设施的阻燃性能、吊装、运输和撞击试验，已通过国 家旅游局的车体质量检查。 复 合 材 料 成 型 与 加 工 技 术 第3章 模压制备技术 3.1 模压制备技术的主要特点 半干法或干法成型采用模压预浸料，工作环境好； 金属对

12、模成型，能精确保证模压制品的形状和尺寸要求，且内外表 面光滑； 加热加压成型，制品结构致密，固化程度高； 需要具备高加热、高加压设备电热板、液压机等； 机械化程度中等； 为获得高性能模压制品，工艺控制条件较为复杂； 适宜成型制品尺寸较小，但形状相对复杂的制品受设备尺寸所限； 3.2 模压成型工艺的分类（按增强材料物态分） （1）纤维料模压短纤维预浸料 （2）织物模压两向、三向或多向织物预浸料（提高制品层间剪切强 度，成本高）； （3）层压模压预浸织物或毡，叠层铺放（薄壁制品）； （4）碎布料模压预浸织物剪成碎布块（具有一定深度或厚度，形状 相对复杂的制品）； （5）SMC模压SMC模压料片材；

13、 （6）预成型坯模压将短纤维制成与制品形状和尺寸相似 的预成型 坯，在放入金属模具时加入树脂； 3.3 3.3 模压成型工艺过程模压成型工艺过程 （1 1）模压工艺流程）模压工艺流程 冷冷模具模具模具预热模具预热涂涂脱模剂脱模剂嵌件放置嵌件放置加加模压料模压料合模合模 排气排气保压固化保压固化脱模脱模模具清理模具清理 模压料计量、预热或预压模压料计量、预热或预压 后后处理处理 模具预热目的模具预热目的 模具温度与物料预热温度基本相同，因此两者之间不会产生温度差；模具温度与物料预热温度基本相同，因此两者之间不会产生温度差； 降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；降低模压压力，减少对

14、型腔的磨损，延长模具的使用寿命； 缩短固化周期，提高生产效率。缩短固化周期，提高生产效率。 模压料预热目的模压料预热目的 提高物料流动性，可预压成型，便于装模；提高物料流动性，可预压成型，便于装模； 去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能；去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能； 降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命； 压制温度压制温度 （ ） 预热情况预热情况冲击强度冲击强度 （kJ/mkJ/m2 2） 弯曲强度弯曲强度 （MPaMPa） 马丁耐热马丁耐热 （ ） 24h24h吸水率吸水率 （）（） 175175

15、未未预热预热98989.89.8100100100100 预预 热热10910910.710.71101107474 190190 未未预热预热11111110.310.3101.7101.76161 预预 热热11811811.511.5124.3124.35050 预热对线型酚醛模压料制品性能的影响 模压料的计量模压料的计量 物料量直接影响制品的尺寸精度，量过多，模具无法闭合，制品增物料量直接影响制品的尺寸精度，量过多，模具无法闭合，制品增 厚；量过少，可能无法压制出所要求的形状或制品不致密。厚；量过少，可能无法压制出所要求的形状或制品不致密。 目前对模压料的计量普遍的做法是预先对模具尺寸

16、进行粗略的估算，目前对模压料的计量普遍的做法是预先对模具尺寸进行粗略的估算， 然后通过试压，通过性能试验考核，找出相对合适的装料量。然后通过试压，通过性能试验考核，找出相对合适的装料量。 装料量等于模压料装料量等于模压料制品的密度制品的密度制品的体积制品的体积，再加上，再加上3 35 5的挥发的挥发 物、毛刺等损耗。物、毛刺等损耗。 制品的体积粗略估算法：制品的体积粗略估算法： 、形状、尺寸简化法：将复杂形状的制品凭经验简化成一系列的标、形状、尺寸简化法：将复杂形状的制品凭经验简化成一系列的标 准几何形状，同时将尺寸也作相应变更后再进行计算。准几何形状，同时将尺寸也作相应变更后再进行计算。 、

17、密度比较法：当模压料制品有相对应的金属或其它材料零件时。、密度比较法：当模压料制品有相对应的金属或其它材料零件时。 模压制品 金属制品 金属制品 模压制品 1 W W 、铸型比较法、铸型比较法 先在成型制品的金属模具中，用树脂、石蜡等铸型材料，铸先在成型制品的金属模具中，用树脂、石蜡等铸型材料，铸 成制品形状并称其质量，再按铸型材料的质量及密度与模压料密度成制品形状并称其质量，再按铸型材料的质量及密度与模压料密度 比较，求出模压料制品质量。比较，求出模压料制品质量。 排气排气 在模具闭合后，再将模具开启一段时间，以排除模内的空气、水气在模具闭合后，再将模具开启一段时间，以排除模内的空气、水气

18、及挥发物。排气一定要在物料尚未塑化时完成。排气可以缩短固化时及挥发物。排气一定要在物料尚未塑化时完成。排气可以缩短固化时 间，提高制品的力学性能和电性能。间，提高制品的力学性能和电性能。 保压时间保压时间 树脂在模内固化的过程始终处于高温高压之下，从开始升温、加压树脂在模内固化的过程始终处于高温高压之下，从开始升温、加压 到固化至降温、降压所需要的时间或称为保持温度和压力的时间。到固化至降温、降压所需要的时间或称为保持温度和压力的时间。 根据树脂性能制定适当的保压时间，过长过短均不适宜。过长，延根据树脂性能制定适当的保压时间，过长过短均不适宜。过长，延 长生产周期，使树脂交联过大，导致物料收缩

19、过大，密度增加，树脂长生产周期，使树脂交联过大，导致物料收缩过大，密度增加，树脂 与填料间产生内应力，严重时会使制品破裂；过短，导致树脂固化不与填料间产生内应力，严重时会使制品破裂；过短，导致树脂固化不 完全，降低制品性能，同时制品在脱模后会继续收缩而出现翘曲现象。完全，降低制品性能，同时制品在脱模后会继续收缩而出现翘曲现象。 保压保压时间时间10min10min 保压保压时间时间7min7min 保压保压时间时间5min5min 0 2 4 6 8 10 变形变形/mm/mm 120 100 80 60 40 20 制品热变形温度与保持时间的关系曲线制品热变形温度与保持时间的关系曲线 变形温

20、度变形温度/ / 后处理目的后处理目的 保证制品固化完全；保证制品固化完全； 消除制品的热应力；消除制品的热应力； 3.4 3.4 液压机（模压设备）液压机（模压设备） 3.5 3.5 模压工艺参数确定模压工艺参数确定 模压工艺参数模压工艺参数：将模压料压制成合格制品所需要的适宜外部条件（温度、：将模压料压制成合格制品所需要的适宜外部条件（温度、 压力、时间），在生产上称为压制制度，包含温度制度和压力制度。压力、时间），在生产上称为压制制度，包含温度制度和压力制度。 （1 1）温度制度：包括装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温）温度制度：包括装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温

21、 及后固化温度等。及后固化温度等。 装模温度：模压料含量的挥发物高，不溶性树脂含量低时，装模温度装模温度：模压料含量的挥发物高，不溶性树脂含量低时，装模温度 低，反之则高；低，反之则高； 升温速度：由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压，装升温速度：由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压，装 模温度压制温度，无升温速度；慢速模压，应选择适宜的升温速度。模温度压制温度，无升温速度；慢速模压，应选择适宜的升温速度。 最高模压温度：主要依树脂放热曲线确定。最高模压温度：主要依树脂放热曲线确定。 编号编号 固化过程固化过程 峰始峰始温度（温度（ ）峰顶峰顶温度（温度（ ）结束温度（结束

22、温度（ ） 1 18080145145185185 2 28080145145175175 3 38080145145178178 4 48080145145180180 平均平均8080145145180180 （2 2）压力制度：包括成型压力、加压时机、放气等）压力制度：包括成型压力、加压时机、放气等 成型压力成型压力：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使 物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状 和尺寸。和尺寸。 成型压力决定因素：模压

23、料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸；成型压力决定因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸； 薄壁制品大于厚壁制品；圆柱形制品大于圆锥形制品；制品结构复杂度。薄壁制品大于厚壁制品；圆柱形制品大于圆锥形制品；制品结构复杂度。 成型压力高，有利于制品质量提高。但过大的成型压力，容易损伤纤维成型压力高，有利于制品质量提高。但过大的成型压力，容易损伤纤维 降低制品强度。降低制品强度。 模模 压压 料料 名名 称称成型压力（成型压力（MpaMpa） 镁镁酚醛预混料酚醛预混料28.8-4928.8-49 环氧酚醛模压料环氧酚醛模压料14.7-28.814.7-28.8 环氧模压料环氧模压料4.9-1

24、9.64.9-19.6 聚酯料团聚酯料团 一般制品一般制品0.7-4.90.7-4.9 复杂制品复杂制品4.9-9.84.9-9.8 片状片状模塑料模塑料 特种低压成型料特种低压成型料0.7-2.00.7-2.0 一般制品一般制品2.5-4.92.5-4.9 复杂深凹制品复杂深凹制品4.9-14.74.9-14.7 几种模压料的成型压力几种模压料的成型压力 加压时机：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使 物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状 和尺寸。 模 压 料 镁酚醛模压料氨酚醛模压料 环氧酚醛模压料 小制品中制品大制品 加 压 时 机 合模1050

25、s在 成型温度下加压。 多次抬模放气反 复充模 在8090 装 模后经30 90min在105 2 下一次加全 压。 8090 装模 后约2040min 在105 2 下一次加全压。 6070 装 模后约60 90min在90 105下一次 加全压。 8090 装模后约90 120min在 90105 下一次加全 压。 几种常用模压料的加压时机 实例实例1 1 高速公路防眩板模压成型（高速公路防眩板模压成型（SMCSMC） 1 1、高速公路防眩板主要功能、高速公路防眩板主要功能 防止夜间行驶的车辆因车灯眩目而引起意外事故。防止夜间行驶的车辆因车灯眩目而引起意外事故。 2 2、防眩板的生产工艺原

26、理、防眩板的生产工艺原理 将一定量的模压料装入模具后，在一定的温度和压力将一定量的模压料装入模具后，在一定的温度和压力 下模压料塑化、流动并充满模腔。同时，模压料发生交下模压料塑化、流动并充满模腔。同时，模压料发生交 联团化反应，形成三维体型结构而得到预期的制品。在联团化反应，形成三维体型结构而得到预期的制品。在 整个压制过程中，加压、赋形、保温等过程都依靠被加整个压制过程中，加压、赋形、保温等过程都依靠被加 热的模具的闭合而实现。热的模具的闭合而实现。 3 3、防眩板的工艺制度、防眩板的工艺制度 （1 1）模压成型工艺有）模压成型工艺有3 3个主要参数，即个主要参数，即成型压力、压制温度和保

27、温时成型压力、压制温度和保温时 间间。 成型压力成型压力的作用是克服物料中挥发物所产生的蒸汽压，避免制品产生气泡、的作用是克服物料中挥发物所产生的蒸汽压，避免制品产生气泡、 结构疏散等缺陷，同时增加物料的流动性，便于物料充满模腔的各个部位，使结构疏散等缺陷，同时增加物料的流动性，便于物料充满模腔的各个部位，使 制品的结构密实，机械强度得到提高。制品的结构密实，机械强度得到提高。 压制温度压制温度的作用是促进模压料塑化和固化。的作用是促进模压料塑化和固化。 保温时间保温时间的作用是使制品充分固化并消除内应力。的作用是使制品充分固化并消除内应力。 这这3 3个参数的选择与模压料、制品性能、制品结构

28、和形状以及生产效率有个参数的选择与模压料、制品性能、制品结构和形状以及生产效率有 很大的关系。很大的关系。 （2 2）模压工艺参数的主要影响因素）模压工艺参数的主要影响因素 模压料的流动性对工艺参数的选定有很大的影响。如果模压料模压料的流动性对工艺参数的选定有很大的影响。如果模压料 的流动性好，则可采用较低的成型压力和温度，也易成型结构较为复的流动性好，则可采用较低的成型压力和温度，也易成型结构较为复 杂的制品；相反，若模压料的流动性差，则应相应地提高成型压力和杂的制品；相反，若模压料的流动性差，则应相应地提高成型压力和 温度，也不易成型结构复杂的制品。因此，应根据模压料的流动性能温度，也不易

29、成型结构复杂的制品。因此，应根据模压料的流动性能 来选定合适的工艺参数。来选定合适的工艺参数。 （3 3）防眩板模压工艺参数的确定）防眩板模压工艺参数的确定 防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，为防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，为10mm10mm。两边厚度次两边厚度次 之，为之，为6mm6mm。中间厚度最薄，仅为中间厚度最薄，仅为3mm3mm。制品属薄壁结构，形状较为复制品属薄壁结构，形状较为复 杂。当防眩板用铁架、螺栓固定竖立后，作为一种悬臂梁受力构件，杂。当防眩板用铁架、螺栓固定竖立后，作为一种悬臂梁受力构件， 要求制品具有较好的抗折强度和弹性，以满足使用要求。从制品性能、要求制品

30、具有较好的抗折强度和弹性，以满足使用要求。从制品性能、 结构和形状要求来看，采用较大的成型压力和较高的成型温度是较理结构和形状要求来看，采用较大的成型压力和较高的成型温度是较理 想的。压力大，温度高，有利于提高制品的强度，且容易成型薄壁制想的。压力大，温度高，有利于提高制品的强度，且容易成型薄壁制 品。模温高，与固化放热峰的温差就大，制品的表面质量较好。考虑品。模温高，与固化放热峰的温差就大，制品的表面质量较好。考虑 到模压料的性能与生产效率，合适的保温时间是非常重要的。保温时到模压料的性能与生产效率，合适的保温时间是非常重要的。保温时 间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。

31、间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。 成型压力，成型压力，20202MPa2MPa； 压制温度，上下模均为压制温度，上下模均为1501505 5C C； 保温时间，保温时间，4min4min。 4 4、防眩板的工艺流程、防眩板的工艺流程 备料备料压制压制脱模定型脱模定型磨边打孔磨边打孔检验检验包装入库包装入库 备料工序分备料工序分3 3个步骤，即个步骤，即切料、称料、叠料切料、称料、叠料。 切料切料：注意模压料中是否有分层、白纱、干料等问题，如严重时：注意模压料中是否有分层、白纱、干料等问题，如严重时 应剔除。应剔除。 称料称料：要准确，过多则会造成原材料的浪费，过少则会引

32、起缺料。：要准确，过多则会造成原材料的浪费，过少则会引起缺料。 叠料叠料：应将料叠成长条形，薄膜要撕尽，料块之间应尽量压紧，：应将料叠成长条形，薄膜要撕尽，料块之间应尽量压紧， 以防夹带大量气体。叠好的料放在切料台上，用薄膜覆盖好待用，以防夹带大量气体。叠好的料放在切料台上，用薄膜覆盖好待用， 防止苯乙烯大量挥发，并防止对料造成污染。防止苯乙烯大量挥发，并防止对料造成污染。 压制包括压制包括4 4个步骤：个步骤：加料、加压、卸压、排气、保温加料、加压、卸压、排气、保温。 加料加料：形式保持一致，加料位置要合理。：形式保持一致，加料位置要合理。 加压加压：时机要适当，迅速加压至成型压力。：时机要

33、适当，迅速加压至成型压力。 卸压、排气卸压、排气：重复：重复4 4次，排除模压料中的挥发份所产生的蒸汽次，排除模压料中的挥发份所产生的蒸汽 以及夹带的空气，以避免缺料。砂眼等缺陷的产生。以及夹带的空气，以避免缺料。砂眼等缺陷的产生。 保温保温：时间：时间4min4min，以提高制品的固化程度和表面质量，消除内以提高制品的固化程度和表面质量，消除内 应力。应力。 保温后开模取出产品，检查制品有无异常现象，如保温后开模取出产品，检查制品有无异常现象，如 需加以调整，清理模具并涂抹脱模剂。待产品冷却后，需加以调整，清理模具并涂抹脱模剂。待产品冷却后， 用铁锉除去制品四周的飞边、毛刺。检查制品是否有缺

34、用铁锉除去制品四周的飞边、毛刺。检查制品是否有缺 料、砂眼、裂纹、翘曲变形等缺陷，检查制品的外观、料、砂眼、裂纹、翘曲变形等缺陷，检查制品的外观、 形状是否符合要求。其方式是逐块检查。产品经检验合形状是否符合要求。其方式是逐块检查。产品经检验合 格后即可包装入库。包装时以格后即可包装入库。包装时以1010块板为一单位，板与板块板为一单位，板与板 之间应头尾错开，用包装带紧好，整齐堆放。之间应头尾错开，用包装带紧好，整齐堆放。 实例实例2 2 火箭发动机喷管耐热内衬模压成型火箭发动机喷管耐热内衬模压成型 1 1、耐热内衬的结构特点、耐热内衬的结构特点 （1 1）内衬高宽比相差不大，结构外形较复杂

35、；）内衬高宽比相差不大，结构外形较复杂； （2 2）内衬中空，有一定的深度和厚度；）内衬中空，有一定的深度和厚度； （3 3）耐热性强，不能存在缺陷；）耐热性强，不能存在缺陷； 2 2、选用模压成型的优势、选用模压成型的优势 （1 1）内衬结构外形适合；）内衬结构外形适合； （2 2）制造量较多；）制造量较多； （3 3）对制品的密度和内形有严格要求；）对制品的密度和内形有严格要求； 3 3、耐热内衬材料选择、耐热内衬材料选择 火箭发动机喷管的典型使用环境是工作温度高、使用时间短、气流冲火箭发动机喷管的典型使用环境是工作温度高、使用时间短、气流冲 刷强。为防止喷管内的热量迅速传递到火箭外壳而致

36、使其失效，需选用隔刷强。为防止喷管内的热量迅速传递到火箭外壳而致使其失效，需选用隔 热效果好、耐瞬时烧蚀性强的材料。热效果好、耐瞬时烧蚀性强的材料。 增强材料：高硅氧玻璃纤维布、增强材料：高硅氧玻璃纤维布、3k3k碳纤维布碳纤维布预浸后剪裁成碎布片预浸后剪裁成碎布片 树脂基体：树脂基体：616616氨酚醛树脂氨酚醛树脂 材材 料料产产 地地主要性能指标主要性能指标 616616氨酚醛氨酚醛北京北京251251厂厂 游离酚游离酚 （% %） 固体含量固体含量 （% %） 粘度粘度 （PaPas s） 11.2211.2298.09%98.09%7.827.82 0.26#0.26#高硅氧布高硅氧

37、布陕西玻璃纤维总厂陕西玻璃纤维总厂 SiO2SiO2含量含量 （% %） 径向强力径向强力 （N/mmN/mm） 纬向强力纬向强力 （N/mmN/mm） 9696486/25486/25292/25292/25 3K3K碳纤维布碳纤维布吉林碳素纤维厂吉林碳素纤维厂 含碳含碳量量 （% %） 径向强力径向强力 （N/mmN/mm） 纬向强力纬向强力 （N/mmN/mm） 9292800/25800/25600/25600/25 火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标 4 4、预浸料的状态参数、预浸料的状态参数 挥发分含量挥发分含量/%/%树脂含量树脂含量/%/%

38、不溶性树脂含量不溶性树脂含量/%/%凝胶时间凝胶时间/sec/sec 4.724.7241.241.25.25.2112112（150 150 ） 5 5、工艺流程、工艺流程 高硅氧布高硅氧布烘干烘干 胶液配置胶液配置 定量浸胶定量浸胶 室温晾干室温晾干 冷藏待用冷藏待用 模具预热模具预热 装装模，初始压力模，初始压力 成型压力，保温成型压力，保温2h2h 脱模，修整脱模，修整 预浸料预热预浸料预热 预预 浸浸 料料 制制 备备 制制 品品 制制 备备 6、模压工艺参数确定 （根据树脂的放热曲线） 616氨酚醛树脂DTA曲线特征温度 编号 固化过程 峰始温度/ 峰顶温度/ 结束温度/ 1871

39、45180 289147180 385143180 490148180 平均88146180 装模温度为90，升温速度30/h，120时保温1h， 最高模压温度180，保温时间2h，初始压力10MPa，加压时 机定为120时加压。 7 7、烧蚀试验、烧蚀试验 （1 1）烧蚀实验条件）烧蚀实验条件 气体表压气体表压/ /MpaMpa O O2 2C C2 2H H2 2 0.40.40.0950.095 气体流量气体流量/l/ls s-1 -1 O O2 2C C2 2H H2 2 0.420.420.310.31 喷嘴直径喷嘴直径/mm/mm2 2 烧蚀距离烧蚀距离/mm/mm1010 （2

40、2）实验结果）实验结果 两种制品的烧蚀试验结果两种制品的烧蚀试验结果 材料材料序号序号 原原厚厚 （mmmm） 烧蚀时间烧蚀时间 （s s） 烧蚀率烧蚀率 （mm/smm/s） 平均烧蚀率平均烧蚀率 （mm/smm/s） 高硅氧玻璃纤维高硅氧玻璃纤维 增强内衬增强内衬 1 110.4710.4720.120.10.1500.150 0.1310.131 2 210.3610.3620.220.20.1250.125 3 310.1610.1620.120.10.1220.122 4 410.0810.0820.320.30.1250.125 碳布碳布/ /高硅氧布高硅氧布 增增强内衬强内衬 1

41、 110.4110.4120.220.20.0360.036 0.03480.0348 2 29.989.9820.020.00.0440.044 3 310.3210.3220.320.30.0300.030 4 410.3810.3820.120.10.0290.029 复 合 材 料 成 型 与 加 工 技 术 曾竟成 教授 杜 刚 讲师 第8章 RTM制备工艺 4.1 RTM制备技术简介 RTM是在模腔中铺放设计好的增强材料预成型体，在压力或真空或两者 共同的作用下将低粘度的树脂注入模腔，树脂在流动充模的过程中完成对 增强材料预成型体的浸润，并固化成型而得到复合材料构件的工艺方法， 是

42、一种先进复合材料低成本制备技术，广受瞩目。 日本强化塑料协会将RTM工艺和拉挤工艺一起，推荐为两大最有发展前 途的工艺，欧美很多公司投入巨资用于研究开发RTM工艺，其中仅欧共体 投资的“开发RTM工艺技术和应用”项目就耗资290万欧元，美国设置了 专科学校，用于培训RTM专业人才。 4.2 RTM工艺特点：工艺特点： qRTM分分增强材料的预铺层和树脂注射两个步骤；增强材料的预铺层和树脂注射两个步骤； q闭模成型工艺；增强材料与树脂的浸润由带压树脂在密闭闭模成型工艺；增强材料与树脂的浸润由带压树脂在密闭 模腔中快速流动来完成，而非手糊和喷射工艺中的手工浸润，模腔中快速流动来完成，而非手糊和喷射

43、工艺中的手工浸润， 又非预浸料工艺和又非预浸料工艺和SMC工艺中的昂贵机械化浸润，是一种低工艺中的昂贵机械化浸润，是一种低 成本、高质量的半机械化纤维成本、高质量的半机械化纤维/树脂浸润方法。树脂浸润方法。 q低压注射技术（注射压力小于低压注射技术（注射压力小于0.4MPa）；）； q可制备大尺寸、复杂外形、两面光滑的整体结构可制备大尺寸、复杂外形、两面光滑的整体结构 RTM手糊手糊SMC 表面质量表面质量很好很好一般一般极好极好 强度强度极好极好良好良好一般一般 可否方向性增强可否方向性增强是是是是否否 单单模具产量模具产量/h1.550.246 模具成本模具成本/$100000200005

44、00000 模具寿命模具寿命/件件20000200010000 环境污染情况环境污染情况闭模闭模系统系统开模开模系统系统闭模闭模系统系统 苯乙烯挥发量苯乙烯挥发量5106510中等中等 材料浪费量材料浪费量52 废品率废品率/0.10.5120.5 RTM、SMC、手糊成型的经济及技术特点的比较 传统RTM 4.3 RTM制备技术之衍化 MPG 阀 无飞边RTM 多嵌入面模RTM (MIT RTM) 真空辅助RTM (VARTM) VMPC传感器 (真空模) 轻RTM (VM RTM Light) VMPC传感器 零注射压力RTM (ZIP RTM) 热膨胀RTM 套合软模 增强体铺层 合模注

45、射 加热挤胶 脱除阴模 脱除芯模脱除软模 芯模制品 软模辅助RTM 序号RTM技术衍化主 要 特 点 1RTM 模具底衬需要支撑，一般用钢筋混凝土； 模具表面质量要求高，一般用复合材料 2无飞边RTM 模具底衬需要支撑，一般用钢筋混凝土； 模具表面质量要求高，一般用复合材料； 模具表面装有MPG (Mold Protection Guard) 阀，压力过限时通过信号停止树脂泵工作， 避免树脂溢流造成飞边 3多嵌入面模RTM 模具底衬需要支撑，一般用钢筋混凝土； 多嵌入式复合材料面模，可更换 4VARTM 模具底衬需要支撑，一般用钢筋混凝土； 模具表面质量要求高，一般用复合材料； 合模后抽真空，

46、一则压实编织体，二则增加树脂传递动力 5 (真空模) 轻RTM (VM RTM Light) 模具底衬不需要支撑，模具薄、轻；半刚性阴模，半柔性阳模； 模具内抽较低真空，模具密封法兰边抽较高真空； 模具表面装有VMPC (Vacuum Manifold Pressure Control)传感器，压力过限时通过信号 停止树脂泵工作，避免树脂溢流造成飞边 6 零注射压力RTM (ZIP RTM) 半刚性阳模，底衬需要支撑； 半柔性阴模，底衬不需要支撑，模具薄、轻，可常更换； 模具密封法兰边处安排树脂注料口，模具中心安排抽真空口； 模具表面装有VMPC (Vacuum Manifold Pressu

47、re Control)传感器，模腔内压力为正时， 停止供料。 7TERTM 刚性泡沫芯模，缠绕上纤维预成型体，置入传统RTM模腔内，注射低粘度树脂，树脂 不能完全浸渍纤维预成型体；加热固化时泡沫芯模同时膨胀，树脂完全浸渍纤维预成 型体，并固化。最终产品是泡沫夹芯制品。 8RARTM 刚性模具支撑软质模具组成组合阳模，与阴模配合组成模腔。在阳模上铺覆增强材料， 合模注射，加热固化时，软模膨胀挤胶，可提高制品纤维含量，并且可解决复杂型面 的脱模、密封等问题 4.4 RTM用原材料 （1）树脂基体（低粘度，满足注射要求） UP、乙烯基酯树脂、EP、BMI （2）增强材料（长纤维或织物） 玻璃纤维、碳

48、纤维、碳化硅纤维、Kevlar纤维 4.5 RTM用设备 （1）树脂注射机（购买） （2）成型模具（制备，组合对模，注射口，排气孔、密封） 4.6 RTM工艺过程 模具制备模具制备纤维铺层纤维铺层合模合模抽抽真空真空 树脂注射树脂注射固化固化脱模脱模制品处理制品处理 4.7 RTM充模流动模拟充模流动模拟 RTM工艺过程包括树脂充模流动、热传递和固化反应。后二者是其它工艺过程包括树脂充模流动、热传递和固化反应。后二者是其它 成型工艺所共有，重点是充模过程。成型工艺所共有，重点是充模过程。 树脂的流动与压力、树脂的粘度、表面张力、纤维的表面处理、排列方树脂的流动与压力、树脂的粘度、表面张力、纤维

49、的表面处理、排列方 向、注胶口的位置、环境温度等诸多因素有关。向、注胶口的位置、环境温度等诸多因素有关。 树脂在模具内的流动性决定制品质量的优劣，工艺周期的长短。树脂在模具内的流动性决定制品质量的优劣，工艺周期的长短。 RTM充模流动模拟采用充模流动模拟采用Darcy渗透模型，有一维、二维、三维三种类型。渗透模型，有一维、二维、三维三种类型。 实例实例 RTM一维流动试验模拟一维流动试验模拟 1、任务目的、任务目的 通过通过RTM注射成型的一维流动模拟试验，研究分析流体类型、粘度、注射成型的一维流动模拟试验，研究分析流体类型、粘度、 注射压力以及增强材料种类、织物形态、叠等对层孔隙率注射时流体

50、浸注射压力以及增强材料种类、织物形态、叠等对层孔隙率注射时流体浸 润增强材料的速度（用渗透率润增强材料的速度（用渗透率K表征）的影响。表征）的影响。 2、主要内容、主要内容 当其它影响参数相同或相近时，研究分析：当其它影响参数相同或相近时，研究分析： 1、流体注射压力对增强材料的、流体注射压力对增强材料的K的影响；的影响； 2、流体注射粘度对增强材料的、流体注射粘度对增强材料的K的影响；的影响； 3、注射流体种类对增强材料的、注射流体种类对增强材料的K的影响；的影响； 4、增强材料形态对增强材料的、增强材料形态对增强材料的K的影响；的影响； 5、增强材料孔隙率对增强材料的、增强材料孔隙率对增强