玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料ppt課件

1、關(guān)于玻璃纖維關(guān)于玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合資料的綜述加強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合資料的綜述 一、概述及復(fù)合資料構(gòu)造一、概述及復(fù)合資料構(gòu)造 二、主要成型工藝二、主要成型工藝 三、力學(xué)性能三、力學(xué)性能 四、運(yùn)用四、運(yùn)用 一、概述及復(fù)合資料構(gòu)造一、概述及復(fù)合資料構(gòu)造 復(fù)合資料的程度已是衡量一個(gè)國(guó)家或地域科技、經(jīng)濟(jì)程度的標(biāo)志之一。美、復(fù)合資料的程度已是衡量一個(gè)國(guó)家或地域科技、經(jīng)濟(jì)程度的標(biāo)志之一。美、日、西歐程度較高。北美、歐洲的產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的日、西歐程度較高。北美、歐洲的產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的33%與與32%，以中國(guó)，以中國(guó)(含臺(tái)灣省含臺(tái)灣省)、日本為主的亞洲占、日本為主的亞洲占30%。中國(guó)大陸。中國(guó)大陸2

2、003年玻璃纖維加強(qiáng)塑料年玻璃纖維加強(qiáng)塑料(玻璃玻璃纖維與樹脂復(fù)合的復(fù)合資料、俗稱纖維與樹脂復(fù)合的復(fù)合資料、俗稱“玻璃鋼玻璃鋼)逾逾90萬(wàn)噸，已居世界第二位萬(wàn)噸，已居世界第二位(美國(guó)美國(guó)2003年為年為169萬(wàn)噸，日本缺乏萬(wàn)噸，日本缺乏70萬(wàn)噸萬(wàn)噸)。作為復(fù)合資料中的一枝的玻璃纖維加強(qiáng)。作為復(fù)合資料中的一枝的玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂GFEP具有力學(xué)強(qiáng)度高、成形收減少、尺寸穩(wěn)定性好和良好的耐具有力學(xué)強(qiáng)度高、成形收減少、尺寸穩(wěn)定性好和良好的耐化學(xué)腐蝕性能和電氣絕緣性能等特點(diǎn)，作為典型的纖維加強(qiáng)塑料化學(xué)腐蝕性能和電氣絕緣性能等特點(diǎn)，作為典型的纖維加強(qiáng)塑料FRP廣泛廣泛運(yùn)用于制造工業(yè)零部件和印刷電

3、路板等產(chǎn)業(yè)運(yùn)用于制造工業(yè)零部件和印刷電路板等產(chǎn)業(yè) 。 截止截止2021年年1月底全國(guó)共有月底全國(guó)共有61家玻璃鋼消費(fèi)企業(yè)其中包括四川省江南玻璃鋼家玻璃鋼消費(fèi)企業(yè)其中包括四川省江南玻璃鋼,重慶市君豪玻璃鋼有限責(zé)任重慶市君豪玻璃鋼有限責(zé)任公司公司) 為什么采用環(huán)氧樹脂做基體？ 環(huán)氧樹脂固化收縮率代低，僅1%-3%，而不飽和聚酯樹脂卻高達(dá)7%-8%；粘結(jié)力強(qiáng)；有B階段，有利于消費(fèi)工藝； 可低壓固化，揮發(fā)份甚低； 固化后力學(xué)性能、耐化學(xué)性佳，電絕緣性能良好。以FW(纖維纏繞)法制造的玻纖加強(qiáng)環(huán)氧樹脂的產(chǎn)品為例，將其與鋼比較。 玻璃含量GF/EPR(玻纖含量80wt%)AISI1008 冷軋鋼相對(duì)密度2

4、.087.86拉伸強(qiáng)度551.6Mpa331.0MPa拉伸模量27.58GPa206.7GPa伸長(zhǎng)率1.6%37.0%彎曲強(qiáng)度689.5MPa彎曲模量34.48GPa緊縮強(qiáng)度310.3MPa331.0MPa1、手糊成型、手糊成型濕法鋪層成型濕法鋪層成型2、夾層構(gòu)呵斥型手糊法、機(jī)械法、夾層構(gòu)呵斥型手糊法、機(jī)械法3、模壓成型、模壓成型4、層壓成型、層壓成型5、纏繞成型、纏繞成型6、拉擠成型、拉擠成型7、注射成型、注射成型8、放射成型、放射成型9、真空袋壓力成型、真空袋壓力成型纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合資料成型工藝簡(jiǎn)介纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合資料成型工藝簡(jiǎn)介10、壓力袋成型、壓力袋成型11、樹脂注射和樹脂傳送

5、、樹脂注射和樹脂傳送RTM模塑成模塑成型型12、卷制成型、卷制成型13、真空輔助注射成型、真空輔助注射成型14、離心澆鑄成型、離心澆鑄成型15、片狀、片狀smc團(tuán)狀團(tuán)狀bmc模塑成型模塑成型16、延續(xù)板材成型、延續(xù)板材成型 目前我國(guó)還是以手糊成型為主，目前我國(guó)還是以手糊成型為主，在樹脂基復(fù)合資料中約占在樹脂基復(fù)合資料中約占80%。目前在消費(fèi)上經(jīng)常采用的成型方法有目前在消費(fèi)上經(jīng)常采用的成型方法有16種：種：表表1 不同成型方法的玻璃鋼不同成型方法的玻璃鋼(歐洲地域產(chǎn)量歐洲地域產(chǎn)量一、手糊成型一、手糊成型(hand lay up) (hand lay up) 1 1、概要、概要 依次在模具外表上施

6、加依次在模具外表上施加 脫模劑脫模劑 、膠衣、膠衣一層粘度為一層粘度為0.3-0.4PaS0.3-0.4PaS的中等活性液體熱固的中等活性液體熱固性樹脂性樹脂( (須待膠衣凝結(jié)后須待膠衣凝結(jié)后) )一層纖維加強(qiáng)資料，一層纖維加強(qiáng)資料，纖維加強(qiáng)資料有外表氈、無(wú)捻粗紗布纖維加強(qiáng)資料有外表氈、無(wú)捻粗紗布( (方格方格布布) )等幾種。以手持輥?zhàn)踊蛩⒆邮箻渲n等幾種。以手持輥?zhàn)踊蛩⒆邮箻渲n纖維加強(qiáng)資料，并驅(qū)除氣泡，壓實(shí)基層。鋪纖維加強(qiáng)資料，并驅(qū)除氣泡，壓實(shí)基層。鋪層操作反復(fù)多次，直到到達(dá)制品的設(shè)計(jì)厚度。層操作反復(fù)多次，直到到達(dá)制品的設(shè)計(jì)厚度。 樹脂因聚合反響，常溫固化?？杉訜峒铀俟虡渲蚓酆戏错?/p>

7、，常溫固化?？杉訜峒铀俟袒?。化。 2 2、手糊成型工藝的優(yōu)點(diǎn)：、手糊成型工藝的優(yōu)點(diǎn)： 1)1)、不受尺寸、外形的限制；、不受尺寸、外形的限制； 2)2)、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少；、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少； 3)3)、工藝簡(jiǎn)單；、工藝簡(jiǎn)單； 4)4)、可在恣意部位增補(bǔ)加強(qiáng)資料，易滿足產(chǎn)品、可在恣意部位增補(bǔ)加強(qiáng)資料，易滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；設(shè)計(jì)要求； 5)5)、產(chǎn)品樹脂含量高，耐腐蝕性能好。、產(chǎn)品樹脂含量高，耐腐蝕性能好。3、手糊成型工藝的缺陷、手糊成型工藝的缺陷 1、消費(fèi)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差；、消費(fèi)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差； 2、產(chǎn)品性能穩(wěn)定性差；有些樹脂有害安康、產(chǎn)品性能穩(wěn)定性差；有些樹脂有害

8、安康 3、產(chǎn)品力學(xué)性能較低。、產(chǎn)品力學(xué)性能較低。 自在基與苯乙烯的反響速度比自在基與自在基與苯乙烯的反響速度比自在基與O2的反響速度慢的反響速度慢104倍，倍，普通聚酯樹脂制品固化時(shí)，外表應(yīng)覆蓋聚酯薄膜。假設(shè)不用薄膜覆蓋，普通聚酯樹脂制品固化時(shí)，外表應(yīng)覆蓋聚酯薄膜。假設(shè)不用薄膜覆蓋，也應(yīng)使成型外表構(gòu)成與空氣隔離的物質(zhì)如蠟類，否那么自在基與周圍也應(yīng)使成型外表構(gòu)成與空氣隔離的物質(zhì)如蠟類，否那么自在基與周圍空氣中的空氣中的O2 、H2O反響，耗去大部分自在基，呵斥外表固化不完反響，耗去大部分自在基，呵斥外表固化不完全而發(fā)粘全而發(fā)粘 4 4、手糊制品為什么要在外表覆蓋聚酯薄膜？、手糊制品為什么要在外表

9、覆蓋聚酯薄膜？5、手糊成型易發(fā)生的缺陷及防止措施、手糊成型易發(fā)生的缺陷及防止措施1 1、制品外表發(fā)粘、制品外表發(fā)粘緣由緣由1 1：空氣濕度太大，水對(duì)樹脂起阻聚作用：空氣濕度太大，水對(duì)樹脂起阻聚作用處理方法：處理方法： 1 1在樹脂中參與在樹脂中參與0.020.02左右的液體石蠟；左右的液體石蠟； 2 2在樹脂中摻加在樹脂中摻加5 5的異腈酸酯的異腈酸酯 ； 3 3制品外表覆蓋薄膜隔絕空氣；制品外表覆蓋薄膜隔絕空氣； 緣由2： 引發(fā)劑、促進(jìn)劑的比例弄錯(cuò)或失效，改換引發(fā)劑、促進(jìn)劑。 2、制品內(nèi)氣泡太多、制品內(nèi)氣泡太多 緣由緣由1： 樹脂用量過(guò)多樹脂用量過(guò)多 處理方法：處理方法： 1 1、控制膠含量

10、、控制膠含量 2 2、留意拌合方式、留意拌合方式 緣由緣由2： 樹脂粘度過(guò)大樹脂粘度過(guò)大處理方法：處理方法： 1 1、適當(dāng)添加稀釋劑、適當(dāng)添加稀釋劑2 2、提高環(huán)境溫度、提高環(huán)境溫度 緣由緣由3： 加強(qiáng)資料選擇不當(dāng)加強(qiáng)資料選擇不當(dāng) 選用浸透性好的無(wú)捻玻璃布選用浸透性好的無(wú)捻玻璃布 3、流膠、流膠樹脂粘度太小，可參與樹脂粘度太小，可參與2 23 3的活性氧化硅。的活性氧化硅。 配料不均勻，配料不均勻， 充分?jǐn)嚢璩浞謹(jǐn)嚢?。固化劑用量缺乏，固化劑用量缺乏， 適當(dāng)調(diào)整固化劑用量。適當(dāng)調(diào)整固化劑用量。6、典型產(chǎn)品、典型產(chǎn)品艦艇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、游樂(lè)設(shè)備、冷卻塔殼體、建筑模型。艦艇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、游樂(lè)

11、設(shè)備、冷卻塔殼體、建筑模型。 在樹脂中參與引發(fā)劑、填料、顏料、內(nèi)脫模劑、低在樹脂中參與引發(fā)劑、填料、顏料、內(nèi)脫模劑、低收縮添加劑、增稠劑等，經(jīng)攪勻成為樹脂糊。樹脂糊落收縮添加劑、增稠劑等，經(jīng)攪勻成為樹脂糊。樹脂糊落到到SMCSMC機(jī)組的下薄膜上機(jī)組的下薄膜上( (常用聚乙烯薄膜或尼龍薄膜常用聚乙烯薄膜或尼龍薄膜) )，與此同時(shí)在下薄膜上沉降短切成與此同時(shí)在下薄膜上沉降短切成252555mm55mm的玻璃纖維的玻璃纖維原絲，再往上面覆蓋一層薄膜，成為片狀?yuàn)A心卷。將卷原絲，再往上面覆蓋一層薄膜，成為片狀?yuàn)A心卷。將卷材存放數(shù)日使料稠化，以到達(dá)可模塑的黏度。材存放數(shù)日使料稠化，以到達(dá)可模塑的黏度。SM

12、CSMC以捆以捆卷形狀供應(yīng)備用。將卷材展開、剪裁、稱量，放人加熱卷形狀供應(yīng)備用。將卷材展開、剪裁、稱量，放人加熱的鋼模鉑，加壓使之固化成型、脫模，即為廢品的鋼模鉑，加壓使之固化成型、脫模，即為廢品 二、二、SMCSMC成型成型 片狀模塑料成型片狀模塑料成型(Sheet Molding Compound)(Sheet Molding Compound)簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱SMC SMC 成型方法SMC放射成型樹脂注射成型成型 設(shè)備費(fèi) 模具費(fèi) 成型周期/min 成型溫度/成型壓力/Mpa成型作業(yè) 高易 廉價(jià)廉價(jià)60min1日1540常壓要熟練 中中3020020602要熟練成型資料

13、資料操作 填料 玻璃纖維/% 臭味 SMC 非黏著半固體高填充2040弱 樹脂、GF過(guò)氧化物、其他膠衣液態(tài)樹脂、玻璃纖維無(wú)2535強(qiáng) 樹脂、GF過(guò)氧化物、其他膠衣液態(tài)樹脂、玻璃纖維低填充2530強(qiáng)制品 大小/ 壁厚/mm 壁厚控制 尺寸精度 復(fù)雜外形 加熱尺寸變化 耐候性 501.220容易高容易無(wú)中 不限1.51.0困難中困難有高 50212容易中困難有高SMC成型與放射成型、樹脂注射成型的優(yōu)缺陷成型與放射成型、樹脂注射成型的優(yōu)缺陷 三、樹脂傳送成型三、樹脂傳送成型RTM RTM RTM是一種閉模低壓成型的方法。將纖維加強(qiáng)資料置于上下模之間；合是一種閉模低壓成型的方法。將纖維加強(qiáng)資料置于上下

14、模之間；合模并將模具夾緊；在壓力下注射樹脂；樹脂固化后翻開模具，取下產(chǎn)品。樹模并將模具夾緊；在壓力下注射樹脂；樹脂固化后翻開模具，取下產(chǎn)品。樹脂膠凝過(guò)程開場(chǎng)前，必需讓樹脂充溢模腔，壓力促使樹脂快速傳送到模具內(nèi)，脂膠凝過(guò)程開場(chǎng)前，必需讓樹脂充溢模腔，壓力促使樹脂快速傳送到模具內(nèi)，浸漬纖維資料。浸漬纖維資料。 RTM是一低壓系統(tǒng)，樹脂注射壓力范圍0.4-0.5Mpa。當(dāng)制造高纖維含量體積比超越50的制品，如航空航天用零部件時(shí)，壓力甚至達(dá)0.7Mpa.纖維加強(qiáng)資料有時(shí)可預(yù)先在一個(gè)模具內(nèi)預(yù)成型大致外形帶粘結(jié)劑，再在第二個(gè)模具內(nèi)注射成型。為了提高樹脂浸透纖維的才干，可選擇真空輔助注射。留意樹脂一經(jīng)將纖維

15、資料浸透，樹脂注口要封鎖，以便樹脂固化。注射與固化可在室溫或加熱條件下進(jìn)展。模具可以復(fù)合資料與鋼材制造。假設(shè)采用加熱工藝，宜用鋼模。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 1 制品纖維含量可較高，未被樹脂浸的部分非常少；制品纖維含量可較高，未被樹脂浸的部分非常少； 2 閉模成型，消費(fèi)環(huán)境好；閉模成型，消費(fèi)環(huán)境好； 3 勞動(dòng)強(qiáng)度較低，對(duì)工人技術(shù)熟練程度的要求也比手糊與放射成型低；勞動(dòng)強(qiáng)度較低，對(duì)工人技術(shù)熟練程度的要求也比手糊與放射成型低； 4 制品兩面光，可作有外表膠衣的制品，精度也比較高；制品兩面光，可作有外表膠衣的制品，精度也比較高； 5 成型周期較短；成型周期較短； 6 產(chǎn)品可大型化；產(chǎn)品可大型化； 7 強(qiáng)度可按設(shè)計(jì)

16、要求具有方向性；強(qiáng)度可按設(shè)計(jì)要求具有方向性； 8 可與芯材、嵌件一體成型可與芯材、嵌件一體成型 9 相對(duì)注射設(shè)備與模具本錢較低。相對(duì)注射設(shè)備與模具本錢較低。 缺陷缺陷 1 不宜制造較小產(chǎn)品不宜制造較小產(chǎn)品 2 因要承壓，故模具較手糊與放射工藝用的模具要重和復(fù)雜，價(jià)位也高一些因要承壓，故模具較手糊與放射工藝用的模具要重和復(fù)雜，價(jià)位也高一些典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品小型飛機(jī)和汽車零部件、客車座椅、儀表殼小型飛機(jī)和汽車零部件、客車座椅、儀表殼 四、預(yù)浸料四、預(yù)浸料(高壓釜高壓釜)成型成型 1、概要 預(yù)先在加熱、加壓或運(yùn)用溶劑的條件下，將織物和(或)纖維預(yù)先用預(yù)催化樹脂預(yù)浸漬。固化劑大多能在環(huán)境溫度下，讓預(yù)浸資

17、料儲(chǔ)存幾周或幾個(gè)月，仍能保質(zhì)運(yùn)用。當(dāng)要延伸堅(jiān)持期，資料須在冷凍條件下儲(chǔ)存。樹脂通常在環(huán)境溫度下呈臨界固態(tài)。故觸摸預(yù)浸資料時(shí)有細(xì)微的黏附感，象膠帶似的。制造單向預(yù)浸漬資料的纖維直接由紗架下來(lái)，與樹脂結(jié)合。預(yù)浸漬資料用手或機(jī)械鋪于模具外表，經(jīng)過(guò)真空袋抽真空，并通常加熱到120-180C。使樹脂重新流動(dòng)，并最終固化。怒放附加壓力通常藉助高壓釜(實(shí)踐上是一座壓力加熱罐)提供，它能對(duì)鋪層施加達(dá)5個(gè)大氣壓的壓力。 2、優(yōu)點(diǎn) 1)預(yù)浸資料制造人員可準(zhǔn)確地調(diào)整樹脂/固化劑程度和樹脂在纖維中的含量；可以可靠地得到高纖維含量。 2)資料于操作人員非常平安，無(wú)礙安康，操作清潔； 3)單向帶纖維本錢最低，由于毋須將纖

18、維預(yù)先轉(zhuǎn)為織物的二次加工過(guò)程； 4)由于制造過(guò)程采用可浸透的高粘度樹脂，樹脂化學(xué)性才干學(xué)和熱性能可以是最適宜的； 5)資料有效時(shí)間長(zhǎng)(室溫下可保質(zhì)數(shù)月)，這意味著可優(yōu)化構(gòu)造、復(fù)合資料易鋪層； 6)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和節(jié)省勞動(dòng)力。 (4)缺陷 1)對(duì)于預(yù)浸織物，資料本錢高； 2)通常要對(duì)高壓釜固化復(fù)合資料制品，耗費(fèi)大、作業(yè)慢、制品尺寸受限制； 3)模具需能接受作業(yè)溫度； 4)芯材需求接受作業(yè)溫度和壓力。 (5)典型產(chǎn)品 飛機(jī)構(gòu)造復(fù)合資料(如機(jī)翼和尾翼)、衛(wèi)星與運(yùn)載火箭構(gòu)造件(太陽(yáng)能電池基板、夾層構(gòu)造板、衛(wèi)星接口支架、火箭整流罩等)、賽車、運(yùn)動(dòng)器材(如網(wǎng)球拍、滑雪板等)。 三、力學(xué)性能分析三、力學(xué)性能分析 一、復(fù)合資料的彈性模量分析一、復(fù)合資料的彈性模量分析 以環(huán)氧樹脂澆注體為參照以環(huán)氧樹脂澆注體為參照,當(dāng)基體中填加不同體積分?jǐn)?shù)的玻璃纖維后當(dāng)基體中填加不同體積分?jǐn)?shù)的玻璃纖維后,所得復(fù)合資料試樣的彈性模量變化如圖所得復(fù)合資料試樣的彈性模量變化如圖1所示。所示。 二、復(fù)合資料的強(qiáng)度分析二、復(fù)合資料的強(qiáng)度分析 由于玻璃纖維是單向陳列于樹脂基體中,所以當(dāng)纖維含量