1、1 2聚合物基复合材料的性能聚合物基复合材料的性能在在与与体系确定后体系确定后，主要决定于，主要决定于。主要包括以下两个方面：主要包括以下两个方面：一是一是，即将，即将按产品的要求，按产品的要求，铺置成一定的形状铺置成一定的形状，一般就，一般就是产品的形状是产品的形状;二是二是，即把已，即把已铺置成一定形状的铺置成一定形状的，在，在温度、时间和温度、时间和压力等因素影响下压力等因素影响下使使下来，并能达到预期的性能要求。下来，并能达到预期的性能要求。34手糊成型工艺是复合材料手糊成型工艺是复合材料一种成型方法，也是一种一种成型方法，也是一种的方法，的方法，其具体工艺过程如下：其具体工艺过程如下
2、： 首先，在模具上涂刷首先，在模具上涂刷，再在其上铺贴一层，再在其上铺贴一层按要按要求剪裁好的求剪裁好的，用刷子、压辊或刮刀压挤织物用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其，使其并排除气并排除气泡后，再泡后，再涂刷树脂混合物涂刷树脂混合物和和铺贴第二层纤维织物铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需，反复上述过程直至达到所需厚度为止。厚度为止。 然后，然后，在一定压力作用下在一定压力作用下（）或者利用）或者利用树脂体系固化时放出的热量树脂体系固化时放出的热量固化成固化成型（型（），最后），最后得到复合材料制品。得到复合材料制品。为了得到为了得到良好的脱模效果良好的脱模效果和和理想的制品理想的制品，
3、同时，同时使用几种脱模剂，可以发挥使用几种脱模剂，可以发挥。56不受产品尺寸和形状限制，适宜不受产品尺寸和形状限制，适宜、产品的生产；产品的生产；、设备、设备。 ；易于满足产品设计要求，可以易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位在产品不同部位制品制品，。 低，低，大，大，差。差。 不易控制，不易控制，不高。不高。 产品产品较低。较低。7是一种古老的技术，早在是一种古老的技术，早在20世纪初就出现了世纪初就出现了酚醛塑酚醛塑料料模压成型。模压成型。模压成型是一种对模压成型是一种对和和都适用的都适用的纤维复合材纤维复合材料料成型方法。成型方法。（Compression-Molding）将定量的将
4、定量的与与放入敞开的放入敞开的金属对模金属对模中，闭模后中，闭模后使其使其，并，并在压力作用下在压力作用下充满模腔，形充满模腔，形成与模腔相同形状的模制品；成与模腔相同形状的模制品；使树使树脂脂进一步发生进一步发生而固化而固化，或者，或者冷却使冷却使，脱模后得到，脱模后得到。892.1 模压成型工艺有模压成型工艺有，多数结构，多数结构复杂的制品可复杂的制品可，无需二次加工，无需二次加工，制品外观及尺寸的制品外观及尺寸的，容易，容易实现实现等。等。，压机及模具，压机及模具，制品尺寸受设备，制品尺寸受设备限制，一般只限制，一般只的中、小型制品。的中、小型制品。10已成为已成为复合材料的重要成型方法
5、复合材料的重要成型方法，在，在各种成型工各种成型工艺中艺中所占比例仅次于所占比例仅次于和和，居第三位。，居第三位。近年来随着近年来随着专业化专业化、自动化自动化和和生产效率的提高生产效率的提高，制品成本制品成本不断不断降低，使用范围越来越广泛。降低，使用范围越来越广泛。主要用作主要用作结构件结构件、连接件连接件、防护件防护件和和电气绝缘电气绝缘等，广等，广泛应用于泛应用于工业工业、农业农业、交通运输交通运输、电气电气、化工化工、建筑建筑、机械机械等领域。等领域。由于模压制品由于模压制品，在，在兵器兵器、飞机飞机、导弹导弹、卫星卫星上也都得上也都得到应用。到应用。11（1 1）短纤维料模压法）短
6、纤维料模压法 树脂预混或预浸树脂预混或预浸短切纤维短切纤维，然后模压成型制品。，然后模压成型制品。（2 2）毡料模压法）毡料模压法 连续纤维连续纤维预浸毡预浸毡剪裁成所需形状后进行模压。剪裁成所需形状后进行模压。（3 3）碎布料模压法）碎布料模压法 将预浸胶布将预浸胶布边角料边角料剪成碎块放入模具，压成制品。剪成碎块放入模具，压成制品。（4 4）层压模压法）层压模压法 将预先浸渍好树脂的玻纤布或毡，剪成所需形状，将预先浸渍好树脂的玻纤布或毡，剪成所需形状，层叠铺设层叠铺设放入模具进行模压。放入模具进行模压。 （5 5）缠绕模压法）缠绕模压法 将浸胶的将浸胶的玻璃纤维或布带玻璃纤维或布带缠绕在模
7、型上，再在金属对模中模压。缠绕在模型上，再在金属对模中模压。（6）织物模压法）织物模压法 将预先织成所需形状的将预先织成所需形状的二维或三维织物二维或三维织物，经树脂浸渍后进行模压。，经树脂浸渍后进行模压。 （7）定向铺设模压法）定向铺设模压法 将单向预浸渍布或纤维，将单向预浸渍布或纤维，定向铺设定向铺设，进行模压。，进行模压。 （8）预成型坯模压法）预成型坯模压法 先将短切纤维制成制品形状（先将短切纤维制成制品形状（预成型坯预成型坯），置入模具，加入树脂后进行模压。），置入模具，加入树脂后进行模压。（4）片状模塑料模压法）片状模塑料模压法 将将SMC片材（片状模塑料）片材（片状模塑料），经剪
8、裁，铺层，然后进行模压。适合于大型制品的加工（例汽车外经剪裁，铺层，然后进行模压。适合于大型制品的加工（例汽车外壳，浴缸等），此工艺方法先进，发展迅速。壳，浴缸等），此工艺方法先进，发展迅速。SMC片材（片状模塑料）：片材（片状模塑料）：是用不饱和树脂作为粘结剂浸渍短切纤维或毡片，经增稠后得到片状模塑料。是用不饱和树脂作为粘结剂浸渍短切纤维或毡片，经增稠后得到片状模塑料。2.3 2.3 模压成型工艺的分类模压成型工艺的分类（按增强材料物态和模压料品种分类）12模压成型设备汽车冲压模具 塑料椅模具电机冲压模具 132.4 模压料的制备模塑料（模压料）：在模压成型工艺中所用的原料半成品。是用树脂浸
9、渍增强材料经烘干后制成。将一定量的模压料装入压模中，在温度和压力的作用下压制成制品。用于模压成型的模压料包括： 片状模塑料（SMCSMC）、块状模塑料（BMCBMC）、 厚片状模塑料（TMCTMC）、高强度模塑料（HMCHMC）、 高强度片状模塑料（XMCXMC）。复合材料模压制品所用的模压料是树脂基体中添加有增强材料的中间制品。14原材料质量/份F-46环氧树脂100NA酸酐80N，N-二甲基苯胺1丙酮180玻纤270应用最多的是酚醛、环氧树脂； 举例：模压料典型配方举例：模压料典型配方 应用最多的是玻璃纤维； 辅助材料 树脂基体材料 2.4.1 模压料的组成：模压料的组成：短纤维增强材料
10、原材料质量/份616酚醛树脂100KH-5501乙醇100玻纤150原材料质量/份液体三聚氰胺树脂100KH-5501硬脂酸锌2颜料3-4玻纤4615b.特点：纤维松散且无定向、流动性好，制备过程纤维强度损失大。特点：纤维松散且无定向、流动性好，制备过程纤维强度损失大。（1）预混法）预混法a. 定义：是先将玻纤切成定义：是先将玻纤切成15-30mm，然后与一定量的树脂搅拌均匀，再经撕松、，然后与一定量的树脂搅拌均匀，再经撕松、烘干而制得。烘干而制得。 由纤维（或织物）浸渍树脂制备模压料的生产工艺可分为：预混法、预浸法2.4.2 模压料的制备工艺：模压料的制备工艺：纤维切割树脂调配热处理混合撕松
11、烘干包装、存放可采用手工预混法或机械预混法。可采用手工预混法或机械预混法。16玻璃纤维树脂调配热处理浸胶烘干切割包装、存放（3 3）设备：）设备：主要有纤维切割机、捏合机、撕松机主要有纤维切割机、捏合机、撕松机 c.工艺流程：工艺流程：b.特点：纤维成束状，比较紧密，在备料过程中纤维强度损失较小，模压料的流特点：纤维成束状，比较紧密，在备料过程中纤维强度损失较小，模压料的流动性及料束之间的互溶性稍差。动性及料束之间的互溶性稍差。（2）预浸法）预浸法a. 定义：是将整束玻纤通过浸胶、烘干、短切而制得。定义：是将整束玻纤通过浸胶、烘干、短切而制得。17指标：树脂含量；挥发物含量；不溶性树脂含量。
12、生产过程原材料控制：1）、树脂溶液粘度 一般情况下降低降低胶液粘度，有利于对纤维浸渍，并可减少捏合过程的强度损失。 粘度过低时影响树脂对纤维的粘结。 2）、纤维长度 过长结团、不利于捏合 过短影响强度 机械预混2040 mm 手工预混3050 mm 3）、浸渍时间（捏合时间） 浸透的前提下，尽可能缩短短浸渍时间，因为捏合时间长，纤维强度损失大。 2.4.3. 模压料的质量控制模压料的质量控制184）、烘干条件 烘干温度与时间是控制挥发物含量与不溶性树脂含量的主要因素。 快速固化酚醛预混料：80， 2030min慢速固化酚醛预混料：80， 5070min 环氧酚醛预混料： 80， 2040min
13、 5）、其他 捏合机结构形式、撕松机结构形式、转速等对质量控制也有影响。2.4.4. 模压料的工艺性及其影响因素模压料的工艺性及其影响因素模压料的工艺性：流动性、收缩率、压缩性。模压料的工艺性：流动性、收缩率、压缩性。1 ） 模压料的流动性 是指在一定温度和压力下模压料充满模腔的能力。是指在一定温度和压力下模压料充满模腔的能力。一般的讲；一般的讲； 流动性好，可选用较低成型温度、压力，能成型复杂制品。流动性好，可选用较低成型温度、压力，能成型复杂制品。 流动性过大，会导致树脂流失或纤维局部聚集，制品性能下降。流动性过大，会导致树脂流失或纤维局部聚集，制品性能下降。 19 流动性差，需选用较高成
14、型温度、压力，不易成型复杂制品。流动性差，需选用较高成型温度、压力，不易成型复杂制品。 流动性过小，物料不能充满模腔或局部缺料，无法成型。流动性过小，物料不能充满模腔或局部缺料，无法成型。 热塑性聚合物，其流动性控制较简单，温度升高即可达到粘流状态，使物热塑性聚合物，其流动性控制较简单，温度升高即可达到粘流状态，使物料充满模具，冷却后即失去流动性，制品定型。料充满模具，冷却后即失去流动性，制品定型。 热固性聚合物的流动性，其影响因素十分复杂。热固性聚合物的流动性，其影响因素十分复杂。压力时间温度一定流动速度压力增加时，可提高聚合物剪切变形和剪切速率，使大分子链局部取向，以及部分分子链断裂，分子
15、量减小等因素导致流动性增加。如右图 。成型压力 剪切速率，流动性 原因： a. 压力的影响20在较低温度范围内T 流动性 温度继续升高 流动性原因： 温度升高时，分子链活动能力增加，分子间作用力减小，流动性增加。温度继续升高，聚合物交联反应加快，占居主导地位，则流动性下降。 如右图， 温度对流动性的影响有极值点。b. 温度的影响温度时间、压力一定流动速度在在T Tk k以前以前，温度温度起主导作用，起主导作用，TT流动性流动性; ;在在T Tk k以后以后, ,聚合交联速度聚合交联速度起主导作用，起主导作用，TT交联速度交联速度流动性流动性。温度对热固性聚合物流动性的综合影响 A总的流动曲线；
16、 B粘度对流动性影响曲线； C固化速度对流动性影响曲线温度流动性TkBCA21时间温度、压力一定流动速度在固化前的一段时间内，粘度对温度敏感，随时间增加，聚合物内部温度提高，粘度下降，流动性提高。过此之后聚合交联反应进一步进行，并且占据了主要地位，分子量迅速增加，流动性下降。 当温度、压力一定时，加热时间的影响十分显著。 在开始一段时间内在开始一段时间内tt流动流动性性 继续延长时间继续延长时间 流动性流动性 见右图。见右图。c. 加热时间的影响d. 高聚物分子结构的影响 分子量愈大，粘度愈大。分子量愈大一般链段愈多，分子链重心的相对移动愈难，即粘度愈大，流动性愈差。 粘度与分子量间的关系：
17、0剪切速度较低时的表观粘度 A 经验常数 Mw重均分子量4 . 30wMA 刚性高分子流动性差，由于刚性高分子的链段长，因此流动困难。 分子量相同，支链愈多、愈短，粘度愈低，流动愈好。 22e. 高聚物分子量分布的影响 在剪切速率小时，分子量分布宽的比分子量分布窄的粘度高。 在剪切速率大时，分子量分布宽的比分子量分布窄的粘度小。分子量分布不同对流动曲线的影响1分子量分布宽；2分子量分布窄loglog12f. 其他 树脂含量高 流动性大。过高影响产品质量，增加产品成本。 挥发份含量高 流动性大。过大产品收缩率大，易生产翘曲变形。 纤维长度短 流动性大。但增强效果差。 模具光洁 流动性大。模压料熔
18、体只要求有合适的流动性，并不是流动性愈大愈好。流动性过大会产生一系列不良现象。如： 浪费材料质量不好 纤维与树脂离析； 和模时溢料过多；产品不同部位聚胶、贫胶。 23%100bba%100bbc a制品在压制温度下的尺寸，mm b制品在室温下的尺寸，mm c模具空腔在室温下的尺寸，mm计算收缩率 实际收缩率 (2) 模压料的收缩率 模压制品从模具脱出后尺寸减小的特性称模压料的收缩性。这种收缩由制品的热收缩（可逆收缩）和化学收缩（不可逆收缩）组成。 制品收缩的原因： 热收缩与结构（化学）收缩。 一般模压料的线膨胀系数比模具材料大。热固性塑料线膨胀系数与成型收缩率见表43。 结构收缩是指由于树脂缩
19、聚反应，分子交联，链段之间更加紧密，低分子逸出等引起的不可逆收缩。 热收缩是普通材料具有的普遍规律，一般是热胀冷缩（少数材料例外），热收缩是可逆的。 24环氧树脂固化时无小分子逸出；酚醛树脂固化时有小分子逸出；聚酯树脂固化时苯乙烯交联剂单体转化的收缩较大，另外部分苯乙烯逸出。 模压料中多加入纤维及填料可降低收缩率。 加入热塑性树脂粉可显著降低制品收缩。 玻纤及填料的收缩率小于树脂。 环氧树脂比酚醛树脂、聚酯树脂的收缩率小。 模压料收缩的影响因素： a、原材料的影响 c、成型工艺条件的影响即温度制度与压力制度的影响 保温、保压时间延长可减少收缩率 原因： 使制品在模内交联、定型。 b、模具结构和
20、制品形状的影响 模具的结构不同对制品的收缩尺寸也有影响，模具刚度不够时，压制时变形会使尺寸增大，特别对较薄的制品因为压制时的变形，使制品尺寸有时会大于模具尺寸。因此，要根据生产经验考虑模具结构的影响。 模压料收缩的影响因素： a、原材料的影响 环氧树脂固化时无小分子逸出；酚醛树脂固化时有小分子逸出；聚酯树脂固化时苯乙烯交联剂单体转化的收缩较大，另外部分苯乙烯逸出。 模压料中多加入纤维及填料可降低收缩率。 加入热塑性树脂粉可显著降低制品收缩。 玻纤及填料的收缩率小于树脂。 环氧树脂比酚醛树脂、聚酯树脂的收缩率小。 c、成型工艺条件的影响 保温、保压时间延长可减少收缩率 b、模具结构和制品形状的影
21、响 模具的结构不同对制品的收缩尺寸也有影响，模具刚度不够时，压制时变形会使尺寸增大，特别对较薄的制品因为压制时的变形，使制品尺寸有时会大于模具尺寸。因此，要根据生产经验考虑模具结构的影响。 模压料收缩的影响因素： a、原材料的影响 即温度制度与压力制度的影响 环氧树脂固化时无小分子逸出；酚醛树脂固化时有小分子逸出；聚酯树脂固化时苯乙烯交联剂单体转化的收缩较大，另外部分苯乙烯逸出。 模压料中多加入纤维及填料可降低收缩率。 加入热塑性树脂粉可显著降低制品收缩。 玻纤及填料的收缩率小于树脂。 环氧树脂比酚醛树脂、聚酯树脂的收缩率小。 c、成型工艺条件的影响 保温、保压时间延长可减少收缩率 b、模具结
22、构和制品形状的影响 模具的结构不同对制品的收缩尺寸也有影响，模具刚度不够时，压制时变形会使尺寸增大，特别对较薄的制品因为压制时的变形，使制品尺寸有时会大于模具尺寸。因此，要根据生产经验考虑模具结构的影响。 模压料收缩的影响因素： a、原材料的影响 25模压料密度制品密度制品比容模压料比容压缩比压缩比： 是指模压料和模压制品比容的比值。 即制品密度与模压料密度的比值。 (3) 模压料的压缩性 冷脱模比热脱模收缩率小原因：充分固化比固化不充分收缩率小。一般模压温度低收缩率低。 一般提高成型压力，可使制品密实，减少收缩率。 压缩比过大，即模压料过于蓬松，给装模带来困难，对于压缩比太大的模压料，一般需
23、要采取预成型工艺。 纤维状的模压料的压缩比一般为610。 261）片状模塑料的简介： 片状模塑料片状模塑料（Sheet Molding Compound；简记为SMC）是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两面覆盖聚乙烯（或聚丙烯）保护膜而制成的一类用于模压成型的中间材料。SMC的基本组成：的基本组成：SMCSMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩率添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合物浸渍短切玻纤或玻纤毡，两表面率添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合物浸渍短切玻纤或玻纤毡，两表面加上保护膜（聚乙烯或聚丙烯薄膜）形成的片状模压成型中间
24、材料。加上保护膜（聚乙烯或聚丙烯薄膜）形成的片状模压成型中间材料。 使用时除去薄膜使用时除去薄膜,按尺寸裁剪按尺寸裁剪,然后进行模压成型。然后进行模压成型。2.4.5 片状模塑料、团状模塑料SMC的种类：SMC片状模塑料（0.63cm厚，1/4英寸）BMC块状模塑料 TMC厚片状模塑料 （5.08cm厚，2英寸）27282）在模压中使用片状模塑料的优点是：v复合材料制品的重现性好；v 操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；v 可成型异型制品；v模压工艺允许温度和压力可变范围大，可大幅度降低设备和模具的费用；v质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的、大型薄壁制品；v制品表面光洁度高，加入低收缩添加
25、剂后，表面质量更为理想；v生产效率高，成型周期短，易于实现全自动化、机械化操作，生产成本相对较低。293 3）SMCSMC的组分及其性能的组分及其性能 （1） 不饱和聚酯树脂应该满足下列要求:（1）、低粘度，便于浸渍玻纤；（2）、易同增稠剂反应，满足增稠要求；（3）、固化迅速；（4）、热强度较高，保证脱模时制品不被损坏；（5）、有足够的韧性。 （2 ） 交联剂、引发剂、阻聚剂（a）、交联剂 降低树脂的初始粘度，改善制品硬度、耐腐蚀性能等。 常用的交联剂有： 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯等。3（b）、引发剂 SMC的引发剂不同于手糊成型的引发剂，考虑两个因素： 模压料的贮存稳定性，
26、固化温度。模压料的贮存稳定性，固化温度。30引发剂的用量需进行控制： 用量过多,反应速度过快,树脂急剧固化收缩,制品容易开裂。 用量过少，产品固化不足。 适宜用量： BPO 2 （过氧化苯甲酰）； TBP 1 （过氧化苯甲酸叔丁酯）； DCP 1 （过氧化二异丙苯）； （c）阻聚剂 为了防止不饱和聚酯树脂在室温下交联聚合，需加入阻聚剂。 目的：延长贮存期 常用的阻聚剂： （用量0.020.05 对苯二酚）。（3 ） 增稠剂 SMC在压制成型、贮存、运输过程中均需要有较高的粘度（制备SMC时要求粘度低，浸渍纤维），粘度的提高是通过增稠剂实现的。 通过增稠剂控制SMC从生产到使用全过程的粘度变化。
27、31理想增稠曲线1浸渍阶段；2增稠阶段；3贮存阶段时间时间粘度粘度1 12 23 3（a）、增稠剂的品种及使用常用的增稠剂有：MgO、 Mg(OH)2、 CaO、 Ca(OH)2 MgO增稠的效果,与MgO活性和加入量有很大的关系。图4-8和表4-6是增稠剂用量、活性对黏度的影响。增稠剂复合使用增稠效果更好，例如：CaO/ Ca(OH)2； MgO/ CaO； CaO/ Mg(OH)2等。增稠剂用量一般在3左右。32图48 MgO用量对不饱和聚酯增稠特性的影响图4-9 CaO/Ca(OH)2增稠剂系统对树脂的增稠特性（含6Ca）1-CaO3.8%、 Ca(OH)22.9%;2-CaO4.1%、
28、 Ca(OH)22.5%;3-CaO4.6%、 Ca(OH)22.1%;4-CaO4.8%、 Ca(OH)21.6%;时间（时间（min） 60 120 180 粘度（粘度（Pa.S） 10310210 1.0 MgO 10份份 5份份 2份份 1份份 时间（时间（d） 0.1 1 10 100 粘度（粘度（Pa.S） 10510410310210 1.0 1 2 3 4 33（c）、增稠机理分为两个阶段：第一阶段：金属氧化物或氢氧化物与聚酯端基COOH进行酸碱反应，生成碱式盐。 O COOH + MgO C-OMgOH O COOH + CaO C-OCaOH O COOH + Mg(OH)
29、2 C-OMgOH + H2O O COOH + Ca(OH)2 C-OCaOH + H2O第二阶段： 碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加； O O O O COMeOH + HOMeOC COMeOMeOC O O O COMeOH + HOOC COMeOC C O O O O HM gOC O OC 式中Me表示金属离子。 或碱式盐与聚酯之间形成络合物。 生成的碱式盐同聚酯分子形成 的络合物形式如下：34于是聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。 O O O O C-O-Ca-O-C C-O-Ca-O-C ： ： H-O-CH2 z H-O-CH2 z （4 ） 低收缩添加
30、剂 一般聚酯树脂的固化收缩率为一般聚酯树脂的固化收缩率为710，加入低收缩添加剂后可大幅度，加入低收缩添加剂后可大幅度降低收缩率，使收缩率接近于零。降低收缩率，使收缩率接近于零。 低收缩添加剂均为热塑性高分子聚合物。一般掺量为低收缩添加剂均为热塑性高分子聚合物。一般掺量为5左右。左右。 （a）低收缩添加剂的作用机理 当当SMC在模具中加热固化时，随体系的温度升高，树脂发生热膨胀，聚酯在模具中加热固化时，随体系的温度升高，树脂发生热膨胀，聚酯与苯乙烯开始发生聚合，相当于其在热塑性聚合物的内压力下进行固化，因而与苯乙烯开始发生聚合，相当于其在热塑性聚合物的内压力下进行固化，因而在未发生收缩前就被固
31、定下来了。即热塑性树脂热膨胀力阻止了聚酯固化时的在未发生收缩前就被固定下来了。即热塑性树脂热膨胀力阻止了聚酯固化时的收缩。收缩。35 热塑性树脂固化稍迟，虽然聚合降温时也发生收缩，但是此时周围热固性树脂热塑性树脂固化稍迟，虽然聚合降温时也发生收缩，但是此时周围热固性树脂已经固化，故只能形成局部微孔收缩而不能形成整体收缩。已经固化，故只能形成局部微孔收缩而不能形成整体收缩。热塑性聚合物加入到热固性树脂中的低收缩机理是： 树脂受热时膨胀，热固性树脂与热塑性树脂的固化时间不同，热固性树脂首先树脂受热时膨胀，热固性树脂与热塑性树脂的固化时间不同，热固性树脂首先聚合固化，其在热塑性树脂的热膨胀压力下不能
32、收缩；待温度下降时，热塑性树脂聚合固化，其在热塑性树脂的热膨胀压力下不能收缩；待温度下降时，热塑性树脂固化收缩，而周围的热固性树脂已固化定型，使得热塑性树脂只能在局部收缩造成固化收缩，而周围的热固性树脂已固化定型，使得热塑性树脂只能在局部收缩造成微孔，而不会使整体收缩变形。微孔，而不会使整体收缩变形。 （b）低收缩添加剂的选择常见的低收缩添加剂有：聚氯乙稀聚氯乙稀 PVC； 聚苯乙烯聚苯乙烯 PS； 聚乙烯聚乙烯 PE； 氯乙烯醋酸乙烯共聚物氯乙烯醋酸乙烯共聚物 PVAc。组成配比： 196聚酯树脂聚酯树脂 100份份硬脂酸锌硬脂酸锌 2份（内脱模剂）份（内脱模剂）碳酸钙碳酸钙 120份（填料
33、）份（填料）轻质氧化镁轻质氧化镁 23份（增稠剂）份（增稠剂）DCP（过氧化二异丙苯）（过氧化二异丙苯）2份（引发剂）份（引发剂）低收缩添加剂低收缩添加剂 5份份（聚苯乙烯、或聚乙烯、或聚（聚苯乙烯、或聚乙烯、或聚 氯乙烯醋酸乙烯共聚物）氯乙烯醋酸乙烯共聚物） 36（5 ） 无机填料 属惰性物质。 作用： 1、降低材料成本； 2、改善制品性能。（a）、填料的类型硅酸盐类：石棉、滑石粉、瓷土、氧化硅、硅藻土、火山灰、粉煤灰、玻璃微球等。碳酸盐类：轻质碳酸钙、重质碳酸钙。硫酸盐类：硫酸钡、硫酸钙。氧化物类：氧化铝粉、钛白粉等。 （b）、填料的性能及选择性能指标：细度、油吸附量、触变性。细度：粒径要
34、求小于120m（120目）。 88m（170目，水泥细度） 60m（200目）颗粒太粗容易分离沉淀；太细、吸油率高，树脂用量大。油吸附量：物料被亚麻仁油润湿的质量百分比。 要求有较低的油吸附量。 轻钙 3 油吸附量 5558 重钙 60 12 重钙 44 1537触变性：当物料受外力作用时，粘度显著下 降，而当外力消除时粘度又逐渐恢复的特性。不易选用触变效应高的填料,（易使树脂、纤维分离）。 综上，选择填料时应考虑： （1）比重低 ; （2）吸油值低; （3）不易腐蚀; （4）成本低; （5）易分散，不要求均一粒径; （6）无杂质。（6）内脱模剂SMC成型工艺中，必须采用内脱模剂。内脱模机理：
35、内脱模剂是一些模制温度稍低的化合物。与液态树脂相溶，但与固内脱模剂是一些模制温度稍低的化合物。与液态树脂相溶，但与固 化后的树脂不相容。制品加热成型时，脱模剂从内部逸出到模压料化后的树脂不相容。制品加热成型时，脱模剂从内部逸出到模压料 与模具接触的界面处，融化并形成障碍，阻止粘着，达到脱模的目与模具接触的界面处，融化并形成障碍，阻止粘着，达到脱模的目 的。的。常用的内脱模剂：硬脂酸硬脂酸 硬酯酸锌硬酯酸锌 硬酯酸钙硬酯酸钙 硬酯酸镁硬酯酸镁熔点： 70 133 150 145 用量：树脂量的1338（7） 增强材料 最常用的是短切玻纤和毡，其次还有石棉纤维、麻和其他纤维 纤维长度： 4050m
36、m 含量： 2535 一般要求：易切割、易分散、浸渍性好、强度高等。394）SMC生产工艺生产工艺 （1 ） 生产过程（a）、树脂糊的制备及上糊操作（b）、玻纤切割与沉降（c）浸渍和压实 靠设备来实现，浸渍、脱泡、压实。（d）、收卷（e）熟化与存放 熟化即提高片料的粘度。 室温熟化：714天； 40熟化：2436h。存放期限：存放期限： 室温（15）：3个月 23：6个月 4041SMC的制备：第一步：在有夹套加热和冷却的反应锅内，先加入已称重的苯乙烯，用蒸汽加热 至6080，搅拌下加入经过预热的树脂，搅匀后冷至室温（不大于 40 ）待用。 在另一搅拌桶内，将上述树脂苯乙烯溶液和适量丙酮 依次
37、加入，搅匀后加入固化剂、硬脂酸锌、氧化镁等，继续搅拌10- 15min，待用。第二步：把树脂、填充剂等混合物通过机械传送到下面衬有PE 薄膜的玻纤毡上， 盖上薄膜，再用压辊使树脂混合物充分浸入毡中。为使增稠过程加快， 应通过一低温烘箱， 最后控制在一定粘度下，卷成圆筒入库。BMC的制备：第一步，与SMC同。第二步，将上述混合好的糊状物倒入捏合机中捏合30min，将玻纤逐步加入后再 捏合30min，即可。（2 ） SMC配方三种SMC配方：一般型；耐腐蚀型；低收缩型。4243（3） 工艺参数的确定 幅宽：0.451.5m，由设备确定 厚度: 1.36.4mm 纤维：含量2535，长度1250mm
38、 聚乙烯薄膜厚度：0.05mm SMC单重： 34kg/m2 树脂糊粘度： 1050Pa.S 涂敷量： 312kg/min44属于属于干法干法压力成型范畴压力成型范畴，是复合材料，是复合材料的一种主要成型工艺。的一种主要成型工艺。生产的制生产的制品品包括各种包括各种、等。等。，是把一定层数的，是把一定层数的(纸纸)叠在一起，送入叠在一起，送入，在一定在一定的温度和压力下的温度和压力下的工艺。的工艺。4546是制品是制品表面光洁表面光洁、生产的机械化、自动、生产的机械化、自动化程度较高、产品质量稳定，以及化程度较高、产品质量稳定，以及生产效率较高生产效率较高。是只能生产是只能生产板材板材，且，且
39、产品的尺寸大小受产品的尺寸大小受设备的限制设备的限制。但一次性投资较大，适合于批量生产。但一次性投资较大，适合于批量生产。 47将分别将分别混有促进剂和引发剂的混有促进剂和引发剂的从喷枪两侧（或从喷枪两侧（或在喷枪内混合在喷枪内混合）喷出，同时将喷出，同时将用切割机切断用切割机切断并并由喷枪中心由喷枪中心喷出，与树脂一起喷出，与树脂一起。48当当与与混合沉积到一定厚度时，混合沉积到一定厚度时，、，最后，最后。4950对所用原材料对所用原材料有一定要求有一定要求，例如树脂体，例如树脂体系的系的，、和和以及以及等。等。最常用的树脂最常用的树脂是是在室温或稍高温度下在室温或稍高温度下即可固化的即可固
40、化的等。等。喷射法使用的模具与手糊法类似，而喷射法使用的模具与手糊法类似，而可提高数倍，可提高数倍，降低，能够降低，能够。51用用方法虽然可以制成方法虽然可以制成，但其，但其都较难都较难精确控制，树脂含量一般在精确控制，树脂含量一般在60%以上，以上，较高，较高，施工现场污施工现场污染染和和浪费较大浪费较大。52利用利用可以制作可以制作大蓬车车身大蓬车车身、船体船体、广告模型广告模型、舞台道具舞台道具、贮藏箱贮藏箱、建筑构件建筑构件、机器外罩机器外罩、容器容器、安全帽安全帽等。等。53将将的的连续纤维或布带连续纤维或布带，按照一定规律，按照一定规律上，然上，然后后成为成为的工艺过程，称为的工艺
41、过程，称为。54缠绕工艺流程图缠绕工艺流程图55利用利用制作复合材料制品时，有两种不同的方式可供选择：制作复合材料制品时，有两种不同的方式可供选择：湿法缠绕：将无捻粗纱经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。湿法缠绕：将无捻粗纱经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。 特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；便于选材；纱片质量及张力需严特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；便于选材；纱片质量及张力需严格控制，固化时易产生气泡。格控制，固化时易产生气泡。 干法缠绕：将预浸纱带（或预浸布），在缠绕机上经加热至粘流状态并缠绕干法缠绕：将预浸纱带（或预浸布），在缠绕机上经加热至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工
42、艺过程。到芯模上的成型工艺过程。 特点：特点： 制品质量稳定（含胶量、尺寸等）；缠绕速度快（制品质量稳定（含胶量、尺寸等）；缠绕速度快（100200m/min）; 劳动卫生条件好；预浸设备投资大。劳动卫生条件好；预浸设备投资大。 目前普遍采用前者。目前普遍采用前者。56另外，在缠绕的时候，所使用的另外，在缠绕的时候，所使用的应有应有，成型加工过程中成型加工过程中（缠绕张力缠绕张力、固化时的、固化时的热应力热应力、自重自重等），满足制品等），满足制品和和以及以及等。等。 常用的常用的有石膏、石蜡、金属或合金、塑料等，也可用有石膏、石蜡、金属或合金、塑料等，也可用，如以，如以作粘结剂制成作粘结剂制
43、成。 类似一部机床，纤维类似一部机床，纤维通过树脂槽通过树脂槽后，后，除去纤维中多余的树脂除去纤维中多余的树脂。为改善为改善和避免和避免，可预先，可预先在纤维表面在纤维表面徐覆一层徐覆一层，或者，或者。 纤维纤维可以通过可以通过机械传动机械传动或或计算机控制计算机控制。缠绕达到要求厚度后缠绕达到要求厚度后，根据所选用的，根据所选用的树脂类型树脂类型，在室温或加热箱内在室温或加热箱内、便得到复合材料制品。便得到复合材料制品。 利用利用制造制造时，一般要求纤维具有时，一般要求纤维具有和和，纤维纱的，纤维纱的以及缠绕时以及缠绕时、等。等。57首先，纤维首先，纤维按预定要求排列的按预定要求排列的和和，
44、通过改变，通过改变纤维排布方纤维排布方式、数量式、数量，可以实现，可以实现，因此，能，因此，能在较大程度上在较大程度上发挥发挥优异的特点。优异的特点。其次，用其次，用所制得的成品，所制得的成品，和和高，高，比较比较和和较高等。较高等。不能缠绕任意结构形式的制品，特别是表面有凹部和形状不规则的制品；不能缠绕任意结构形式的制品，特别是表面有凹部和形状不规则的制品；缠绕成本高，只有在大批量生产时，才能获得较高的经济效益。缠绕成本高，只有在大批量生产时，才能获得较高的经济效益。 大，只有大，只有大批量生产时大批量生产时才可能降低成本。才可能降低成本。58适于制作适于制作承受一定内压承受一定内压的的，如
45、，如固体固体火箭发动机壳体火箭发动机壳体、导弹导弹放热层放热层和和发射筒发射筒、压力压力容器容器、大型贮罐大型贮罐、各种各种管材管材等。等。 近年来发展起来的近年来发展起来的，可以实现，可以实现复杂横截面复杂横截面形状的形状的或断面呈或断面呈、以及以及容器的成容器的成型。型。59内胆采用玻纤增强的树脂吹塑内胆采用玻纤增强的树脂吹塑成型，外壳采用玻璃钢缠绕加固。成型，外壳采用玻璃钢缠绕加固。玻璃钢过滤砂缸玻璃钢过滤砂缸玻璃钢复合材质水处理罐体玻璃钢复合材质水处理罐体60 拉挤成型工艺中，首先将拉挤成型工艺中，首先将浸渍过树脂胶液的浸渍过树脂胶液的或或在牵引装置作用下在牵引装置作用下通过通过而而；
46、其次，其次，在模中或固化炉中在模中或固化炉中，制成具有，制成具有特定横截面形状特定横截面形状和和长度不受限制长度不受限制的的复合材料，如复合材料，如、等。等。一般情况下，只将一般情况下，只将在成型模中在成型模中加热到加热到的程度的程度，是是在加热箱中在加热箱中完成的。完成的。61拉挤成型的工艺过程：拉挤成型的工艺过程：1)使玻璃纤维增强材料浸渍树脂； 2)玻璃纤维预成型后进入加热模具内，进一步浸渍(挤胶)、基本树脂固化、复合材料定型； 3)将型材按要求长度切断。 主要采用玻璃纤维无捻粗纱提供纵向(沿生产线方向)增强。 其它类型的增强有连续原丝毡、织物等，它们补充横向增强，表面毡则用于提高成品表
47、面质量。树脂中可加入填料，改进型材料性能(如阻燃)，并降低成本。 62操作控制系统操作控制系统纤维纱架纤维纱架集纱器集纱器浸胶装置浸胶装置预 成 型 和预 成 型 和成 型 模 腔成 型 模 腔牵引机构牵引机构切割机构切割机构 拉挤成型工艺工艺示意图拉挤成型工艺工艺示意图632、原材料、原材料 树脂：树脂：常用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂； 纤维：纤维：拉挤用玻璃纤维无捻粗纱、连续毡、缝编毡、缝编复合毡、织物、玻纤表面 毡、聚酯纤维表面毡等； 芯材：芯材：一般不用，现有以PU发泡材料为芯材，外为连续拉挤框型型材，作为保温 墙板的。 64在在中，目前常用的方法如中，目前常用的
48、方法如和和。是使是使增强材料增强材料通过通过熔融树脂熔融树脂，浸渍树脂后，浸渍树脂后在成型模在成型模中中；中，首先按一定比例将中，首先按一定比例将热塑性聚合物纤维热塑性聚合物纤维与与增强材料增强材料混编织成混编织成、等几何形状的织物；等几何形状的织物；然后，利用具有然后，利用具有一定几何形状的织物一定几何形状的织物通过热模时通过热模时并并，后成为产品。后成为产品。 65，易于实现自动化；，易于实现自动化；制品中增强材料的含量一般为制品中增强材料的含量一般为40-80，能够充分发挥增，能够充分发挥增强材料的作用，强材料的作用，；不需要或仅需要进行少量加工，生产过程中不需要或仅需要进行少量加工，生
49、产过程中；制品的制品的，以适应不同制品的使，以适应不同制品的使用要求，其长度可用要求，其长度可根据需要根据需要。66(1)。主要用于。主要用于上、下水装置上、下水装置，工业，工业废水处理设备废水处理设备、化化工挡板工挡板及化工、石油、造纸和冶金等工厂内的及化工、石油、造纸和冶金等工厂内的栏杆栏杆、楼梯楼梯、平台扶手平台扶手等。等。(2)。主要用于主要用于高压电缆保护管高压电缆保护管、电缆架电缆架、绝缘梯绝缘梯、绝缘绝缘杆杆、灯柱、变压器和电机的零部件等。、灯柱、变压器和电机的零部件等。(3)。主要用于。主要用于门窗结构用门窗结构用型材、桁架、桥梁、栏杆、支架、型材、桁架、桥梁、栏杆、支架、天花
50、板吊架等。天花板吊架等。(4)。主要用于卡车构架、冷藏车箱、汽车笼板、刹车片、。主要用于卡车构架、冷藏车箱、汽车笼板、刹车片、行李架、保险杆、船舶甲板、电气火车轨道护板等。行李架、保险杆、船舶甲板、电气火车轨道护板等。(5)。主要用于钓鱼杆、弓箭杆、滑雪板、撑杆跳杆、。主要用于钓鱼杆、弓箭杆、滑雪板、撑杆跳杆、曲辊球辊、活动游泳池底板等。曲辊球辊、活动游泳池底板等。(6)。主要用于主要用于太阳能收集器太阳能收集器、支架、支架、风力发电机叶风力发电机叶片片和抽油杆等。和抽油杆等。(7)。如宇宙飞船。如宇宙飞船天线绝缘管天线绝缘管，飞船用，飞船用电机零部件电机零部件等。等。67目前，随着目前，随着
