第5章聚合物基復(fù)合材料成型用半成品制備(修改)

1、1龍龍 世世 軍軍Tel:料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院22 復(fù)合材料復(fù)合材料 采用適當(dāng)方法將兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材采用適當(dāng)方法將兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料（組分材料）組合在一起構(gòu)成的性能比其他料（組分材料）組合在一起構(gòu)成的性能比其他組分材料優(yōu)異的一類新型材料組分材料優(yōu)異的一類新型材料。33（濕法）（濕法）聚合物基復(fù)合材料制備工藝：一步法、二步法聚合物基復(fù)合材料制備工藝：一步法、二步法將纖維、樹(shù)脂等原材料直接浸漬，一步固化成型形將纖維、樹(shù)脂等原材料直接浸漬，一步固化成型形 成復(fù)合材料制品。成復(fù)合材料制品。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單。但

2、溶劑、水等不易揮發(fā)，易形成空洞，且效率低，但溶劑、水等不易揮發(fā)，易形成空洞，且效率低，環(huán)境惡劣；環(huán)境惡劣；樹(shù)脂不易均勻分布，形成貧膠區(qū)和富膠區(qū)，易出現(xiàn)樹(shù)脂不易均勻分布，形成貧膠區(qū)和富膠區(qū)，易出現(xiàn)“白絲白絲”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。早期早期44二步法（干法）二步法（干法）預(yù)先將纖維、樹(shù)脂等原材料進(jìn)行混合浸漬加工，使之預(yù)先將纖維、樹(shù)脂等原材料進(jìn)行混合浸漬加工，使之成為半成品，再由半成品成型出復(fù)合材料制品；成為半成品，再由半成品成型出復(fù)合材料制品；半成品制備工藝半成品制備工藝：由原材料經(jīng)過(guò)一定的加工制成干態(tài)：由原材料經(jīng)過(guò)一定的加工制成干態(tài)或半干態(tài)的半成品材料的過(guò)程?；虬敫蓱B(tài)的半成品材料的過(guò)程。能很好控制含膠量，

3、解決纖維樹(shù)脂均勻分布問(wèn)題；能很好控制含膠量，解決纖維樹(shù)脂均勻分布問(wèn)題；半成品制備過(guò)程可烘去溶劑、水等揮發(fā)物，降低空隙半成品制備過(guò)程可烘去溶劑、水等揮發(fā)物，降低空隙率，并改善作業(yè)環(huán)境；率，并改善作業(yè)環(huán)境；通過(guò)半成品質(zhì)量控制，能確保復(fù)合材料制品的性能。通過(guò)半成品質(zhì)量控制，能確保復(fù)合材料制品的性能。55 熱固性樹(shù)脂基體復(fù)合材料制品的生產(chǎn)流程圖熱固性樹(shù)脂基體復(fù)合材料制品的生產(chǎn)流程圖66常見(jiàn)半成品料：常見(jiàn)半成品料：熱塑性塑料熱塑性塑料粒料、片材粒料、片材熱固性塑料熱固性塑料模塑料模塑料連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料預(yù)浸料預(yù)浸料775.1 熱塑性塑料粒料的制造方法熱塑性塑料粒料的制造方法 5.2

4、 增強(qiáng)熱塑性塑料片材的制造方法增強(qiáng)熱塑性塑料片材的制造方法 5.3片狀模塑料片狀模塑料SMC的制造方法的制造方法 5.4 連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造方法連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造方法 88v掌握掌握連續(xù)纖維預(yù)浸料連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造方法的制造方法連續(xù)纖維預(yù)浸料連續(xù)纖維預(yù)浸料溶液浸漬法溶液浸漬法熱熔膠浸漬和膠膜碾壓法熱熔膠浸漬和膠膜碾壓法粉末工藝法粉末工藝法n了解了解增強(qiáng)熱塑性塑料片材增強(qiáng)熱塑性塑料片材的制造方法的制造方法995.1熱塑性塑料粒料的制造方法熱塑性塑料粒料的制造方法 顆粒填充：混合混煉顆粒填充：混合混煉( (粒料造粒法粒料造粒法) )纖維增強(qiáng)：纖維增強(qiáng)： 長(zhǎng)纖維粒料長(zhǎng)纖維粒料短纖維粒料短纖維粒

5、料 7mm1010顆粒填充熱塑性塑料粒料顆粒填充熱塑性塑料粒料塑料母料塑料母料填充目的：填充目的：增強(qiáng)、增韌改性增強(qiáng)、增韌改性降低成本降低成本著色著色功能化功能化11115.1.1 顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法原原料料準(zhǔn)準(zhǔn)備備初初混混合合塑塑煉煉造造粒粒粒粒料料過(guò)過(guò)濾濾吸吸磁磁干干燥燥研研磨磨預(yù)預(yù)熱熱稱稱量量除去大顆除去大顆粒及粒狀粒及粒狀雜質(zhì)，分雜質(zhì)，分散粉料散粉料保證粉料穩(wěn)保證粉料穩(wěn)定、可靠、定、可靠、均一均一降低混合降低混合時(shí)物料的時(shí)物料的粘度，提粘度，提高混合效高混合效率率除去金除去金屬雜質(zhì)屬雜質(zhì)除去樹(shù)脂除去樹(shù)脂和添加劑和添加劑中吸附的中吸附的水分水

6、分按配方稱按配方稱量各組分量各組分的用量的用量1212研磨設(shè)備：三輥研磨機(jī)、球磨機(jī)等研磨設(shè)備：三輥研磨機(jī)、球磨機(jī)等1313初混合是在聚合物熔點(diǎn)以下和較為緩和的剪切應(yīng)力初混合是在聚合物熔點(diǎn)以下和較為緩和的剪切應(yīng)力下進(jìn)行的初步混合。下進(jìn)行的初步混合?；旌献饔茫涸黾痈鹘M分微小粒子空間的無(wú)規(guī)排列程混合作用：增加各組分微小粒子空間的無(wú)規(guī)排列程度，改善塑料的加工性能。度，改善塑料的加工性能。設(shè)備：捏合機(jī)、高速混合機(jī)設(shè)備：捏合機(jī)、高速混合機(jī)混合時(shí)加料順序：混合時(shí)加料順序：1414nZ型捏合機(jī)型捏合機(jī)采用采用“Z”型雙槳攪拌型雙槳攪拌,能使物料迅速反應(yīng)能使物料迅速反應(yīng),均均勻混合。勻混合。分普通型、壓力型、真

7、分普通型、壓力型、真空型三大類，空型三大類，有電和蒸汽兩種加熱方有電和蒸汽兩種加熱方式和水冷卻可供選擇。式和水冷卻可供選擇。 1515n高速混合機(jī)高速混合機(jī) 高速混合機(jī)依靠混合器的高速混合機(jī)依靠混合器的葉輪旋轉(zhuǎn)葉輪旋轉(zhuǎn)將物料翻動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，對(duì)翻動(dòng)的物料將物料翻動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，對(duì)翻動(dòng)的物料切向高速攪拌，在較短時(shí)間將物料混合均勻，實(shí)現(xiàn)打碎和混合。切向高速攪拌，在較短時(shí)間將物料混合均勻，實(shí)現(xiàn)打碎和混合。 1616葉輪的形式葉輪的形式1717塑煉是在塑煉是在高于樹(shù)脂熔點(diǎn)的溫度和較大剪切應(yīng)力高于樹(shù)脂熔點(diǎn)的溫度和較大剪切應(yīng)力下，將物下，將物料熱熔、剪切混合達(dá)到適當(dāng)?shù)娜彳浂群涂伤苄?，使各組分料熱熔、剪切混合達(dá)到適當(dāng)?shù)?/p>

8、柔軟度和可塑性，使各組分分散更均勻分散更均勻，同時(shí)除去揮發(fā)物，以利于輸送和成型，保證，同時(shí)除去揮發(fā)物，以利于輸送和成型，保證制品質(zhì)量。制品質(zhì)量。主要工藝條件：塑煉溫度、時(shí)間、剪切力（不同塑料具主要工藝條件：塑煉溫度、時(shí)間、剪切力（不同塑料具有不同的塑煉條件）有不同的塑煉條件）塑煉終點(diǎn)測(cè)定：試樣均勻性和分散度、試樣的撕裂強(qiáng)度塑煉終點(diǎn)測(cè)定：試樣均勻性和分散度、試樣的撕裂強(qiáng)度塑煉設(shè)備：雙輥煉膠機(jī)、密煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)塑煉設(shè)備：雙輥煉膠機(jī)、密煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)1818n輥筒的轉(zhuǎn)速輥筒的轉(zhuǎn)速n速比速比n輥筒間的間距輥筒間的間距n轉(zhuǎn)速：前輥轉(zhuǎn)速：前輥 后輥后輥雙輥煉膠機(jī)（開(kāi)煉機(jī)）雙輥煉膠機(jī)（開(kāi)煉機(jī)）191

9、920202121在塑煉機(jī)上塑煉均勻的料片輸送到切粒機(jī)上分次在塑煉機(jī)上塑煉均勻的料片輸送到切粒機(jī)上分次縱切和橫切即可得到粒料。縱切和橫切即可得到粒料。若擠出塑煉，可在機(jī)頭裝一旋轉(zhuǎn)刀片切粒；或先若擠出塑煉，可在機(jī)頭裝一旋轉(zhuǎn)刀片切粒；或先擠出成條狀物，再切粒機(jī)造粒。擠出成條狀物，再切粒機(jī)造粒。設(shè)備：切（造）粒機(jī)設(shè)備：切（造）粒機(jī)2222玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料是纖維復(fù)合熱塑性塑料典型代玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料是纖維復(fù)合熱塑性塑料典型代表，誕生于上世紀(jì)表，誕生于上世紀(jì)50年代年代輕質(zhì)、韌性好、耐水、耐酸堿性更好、高輕質(zhì)、韌性好、耐水、耐酸堿性更好、高GF含量、制品含量、制品模量高，而且生產(chǎn)周期更適合大工

10、業(yè)化生產(chǎn)，邊角廢料模量高，而且生產(chǎn)周期更適合大工業(yè)化生產(chǎn)，邊角廢料及報(bào)廢產(chǎn)品可多次回收再利用。及報(bào)廢產(chǎn)品可多次回收再利用。5.1.2 纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制造方法纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制造方法23235.1.2 纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制造方法纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制造方法工藝的目的：將體積龐大的、結(jié)構(gòu)疏松的纖維加入工藝的目的：將體積龐大的、結(jié)構(gòu)疏松的纖維加入到基體樹(shù)脂中，形成均勻分散的粒料半成品，供注塑、到基體樹(shù)脂中，形成均勻分散的粒料半成品，供注塑、模塑成型。模塑成型。要求：要求：纖維均勻分散在基體中；纖維均勻分散在基體中；纖維與樹(shù)脂盡可能包覆或粘結(jié)牢固；纖維與樹(shù)脂盡可能包覆或粘結(jié)

11、牢固；盡可能減少對(duì)纖維的損傷和對(duì)樹(shù)脂的降解。盡可能減少對(duì)纖維的損傷和對(duì)樹(shù)脂的降解。三維隨機(jī)取向三維隨機(jī)取向二維隨機(jī)取向二維隨機(jī)取向一維隨機(jī)取向一維隨機(jī)取向（極薄注塑制品）（極薄注塑制品） （較薄注塑制品）（較薄注塑制品）2424短纖維增強(qiáng)粒料可以很好解決長(zhǎng)纖維在高熔融樹(shù)脂短纖維增強(qiáng)粒料可以很好解決長(zhǎng)纖維在高熔融樹(shù)脂（聚烯烴類、（聚烯烴類、PS等）中分散不好易引起制品性能和外等）中分散不好易引起制品性能和外觀不理想問(wèn)題觀不理想問(wèn)題短切原絲單螺桿擠出法短切原絲單螺桿擠出法：樹(shù)樹(shù)脂脂干干燥燥初初混混合合擠擠出出切切粒粒粒粒料料干干燥燥包包裝裝纖纖維維短短切切+長(zhǎng)度長(zhǎng)度0.250.5p纖維磨損較小，但

12、是流程較長(zhǎng)，混合效果欠佳纖維磨損較小，但是流程較長(zhǎng)，混合效果欠佳（Short-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules、SFT-G）2525n排氣式螺桿：兩根不同長(zhǎng)度的單螺桿排氣式螺桿：兩根不同長(zhǎng)度的單螺桿同軸串聯(lián)同軸串聯(lián)而成。而成。 沒(méi)有塑化，預(yù)熱、沒(méi)有塑化，預(yù)熱、受壓擠實(shí)受壓擠實(shí)螺槽體積由大變小螺槽體積由大變小溫度溫度-塑化溫度塑化溫度螺槽變深螺槽變深壓力降低壓力降低排氣排氣目前目前國(guó)內(nèi)工業(yè)國(guó)內(nèi)工業(yè)上普遍采用的仍然是上普遍采用的仍然是45單螺桿排氣式單螺桿排氣式擠出機(jī)，將纖維增強(qiáng)粒料回?cái)D的工藝路線。擠出機(jī)，將纖維增強(qiáng)粒料回?cái)D的工藝路線。26262727G

13、F無(wú)捻粗紗無(wú)捻粗紗 采用采用雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)對(duì)熱塑性塑料進(jìn)行增強(qiáng)比單螺桿對(duì)熱塑性塑料進(jìn)行增強(qiáng)比單螺桿擠出機(jī)能更為有效地?cái)D出并復(fù)合疏松的物料。擠出機(jī)能更為有效地?cái)D出并復(fù)合疏松的物料。 雙螺桿排氣式擠出法雙螺桿排氣式擠出法不需纖維短切和預(yù)混合工序不需纖維短切和預(yù)混合工序2828p纖維磨損較嚴(yán)重，長(zhǎng)度短導(dǎo)致制品強(qiáng)度不高；纖維磨損較嚴(yán)重，長(zhǎng)度短導(dǎo)致制品強(qiáng)度不高；p短纖維粒料流動(dòng)性好，適合制造壁薄和形狀復(fù)雜制品；短纖維粒料流動(dòng)性好，適合制造壁薄和形狀復(fù)雜制品；應(yīng)用特點(diǎn)：應(yīng)用特點(diǎn)：2929n長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料粒料長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料粒料 （Long-Fiber Reinforce Thermop

14、lastic Granules、LFT-G）3030工藝流程：工藝流程：樹(shù)樹(shù)脂脂干干燥燥熔熔融融擠擠出出冷冷卻卻牽牽引引成成條條切切粒粒包包覆覆機(jī)機(jī)頭頭送送絲絲機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)粒粒料料干干燥燥包包裝裝電纜包覆法電纜包覆法31313232長(zhǎng)纖維型粒料截面結(jié)構(gòu)形式長(zhǎng)纖維型粒料截面結(jié)構(gòu)形式形成大束，包覆形成大束，包覆不緊，注射成型不緊，注射成型時(shí)不利于纖維的時(shí)不利于纖維的分散分散纖維過(guò)于靠近粒纖維過(guò)于靠近粒子的周邊，樹(shù)脂子的周邊，樹(shù)脂包覆力不夠，切包覆力不夠，切粒易拉毛粒易拉毛理想形式理想形式3333nLFT-G粒料，纖維與粒料等長(zhǎng)，直徑大約為粒料，纖維與粒料等長(zhǎng)，直徑大約為3mm，長(zhǎng)度有，長(zhǎng)度有12mm和

15、和25mm兩種，其中兩種，其中12mm左右長(zhǎng)度的粒料主要用于左右長(zhǎng)度的粒料主要用于注塑成型，而注塑成型，而25mm左右長(zhǎng)度的粒料主要用于壓塑成型。左右長(zhǎng)度的粒料主要用于壓塑成型。n在在LFT-G粒料注塑成型過(guò)程中，盡管注塑成型機(jī)經(jīng)過(guò)很多粒料注塑成型過(guò)程中，盡管注塑成型機(jī)經(jīng)過(guò)很多改良，但限于注塑工藝原因，在最后的制成品中纖維只能改良，但限于注塑工藝原因，在最后的制成品中纖維只能達(dá)到達(dá)到3.26.4mm。n長(zhǎng)度比長(zhǎng)度比SFT注塑成型的纖維注塑成型的纖維長(zhǎng)，產(chǎn)品的抗沖擊性能也長(zhǎng)，產(chǎn)品的抗沖擊性能也明顯提高。明顯提高。3434SFT-G粒料中，經(jīng)粒料擠出制備粒料中，經(jīng)粒料擠出制備以及粒料經(jīng)注塑機(jī)螺桿塑

16、化和以及粒料經(jīng)注塑機(jī)螺桿塑化和注塑成型，纖維長(zhǎng)度進(jìn)一步變注塑成型，纖維長(zhǎng)度進(jìn)一步變短，制品中短，制品中GF較短較短（0.21mm），很多纖維起不），很多纖維起不到增強(qiáng)作用，導(dǎo)致制品性能較到增強(qiáng)作用，導(dǎo)致制品性能較低；但其流動(dòng)性好，成型工藝低；但其流動(dòng)性好，成型工藝性較好。性較好。在設(shè)計(jì)要求高剛性并兼?zhèn)涑唔g性的構(gòu)件時(shí)在設(shè)計(jì)要求高剛性并兼?zhèn)涑唔g性的構(gòu)件時(shí), 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料粒料塑性塑料粒料-絕對(duì)是具最佳性價(jià)比的選擇。絕對(duì)是具最佳性價(jià)比的選擇。比起常用的短玻纖增強(qiáng)塑料，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)塑料的彎曲模量比起常用的短玻纖增強(qiáng)塑料，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)塑料的彎曲模量提高了兩倍，沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)了四倍，并可在

17、提高了兩倍，沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)了四倍，并可在-30的環(huán)境下的環(huán)境下保持不變。保持不變。353536363737nD-LFT(Derect In-line Long Fiber Reinforced Thermoplastics) 指將連續(xù)纖維與熱塑性基體樹(shù)脂進(jìn)行在線配混后直接指將連續(xù)纖維與熱塑性基體樹(shù)脂進(jìn)行在線配混后直接注射成型或壓制成型為長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制品的注射成型或壓制成型為長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制品的工藝方法，即工藝方法，即直接加工長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料工藝直接加工長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料工藝。383839394040nLFT應(yīng)用應(yīng)用 20062015，全球，全球LFT年增長(zhǎng)率年增長(zhǎng)率12% (

18、還將更快還將更快) 2015年，年，LFT的生產(chǎn)與銷售新增收入的生產(chǎn)與銷售新增收入4億美元億美元 2006，全球消費(fèi)，全球消費(fèi)180,000噸噸 LFT 區(qū)域消費(fèi)情況區(qū)域消費(fèi)情況4141近近80%LFT應(yīng)用于汽車領(lǐng)域應(yīng)用于汽車領(lǐng)域42424343寶馬寶馬mini cooper前端支架前端支架 30%長(zhǎng)玻纖長(zhǎng)玻纖PP注塑成型注塑成型 另另Audi A344444545寶馬寶馬mini cooperSkoda、Polo、Passat、Touran、Golf、Smart、BMW等等4646家電行業(yè)：家電行業(yè)：洗衣機(jī)滾筒、葉輪、洗衣機(jī)三角支架、空調(diào)導(dǎo)風(fēng)扇洗衣機(jī)滾筒、葉輪、洗衣機(jī)三角支架、空調(diào)導(dǎo)風(fēng)扇等，

19、用于全面取代短纖增強(qiáng)等，用于全面取代短纖增強(qiáng)PA、ABS材料或金屬材料。材料或金屬材料。機(jī)電行業(yè)：機(jī)電行業(yè)：導(dǎo)流管扇葉和電機(jī)過(guò)濾器罩、水泵軸承、真空泵、導(dǎo)流管扇葉和電機(jī)過(guò)濾器罩、水泵軸承、真空泵、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、線圈軸等。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、線圈軸等。通訊電子電器行業(yè)：通訊電子電器行業(yè)：通訊、電子行業(yè)高精度接插件通訊、電子行業(yè)高精度接插件/點(diǎn)火器零點(diǎn)火器零組件、繼電器基座組件、繼電器基座/微波爐變壓器線圈架、框架微波爐變壓器線圈架、框架/電氣聯(lián)結(jié)器、繼電氣聯(lián)結(jié)器、繼電器、電磁閥封裝件電器、電磁閥封裝件/掃描儀組件等。掃描儀組件等。石油化工石油化工：防腐耐磨部件、平臺(tái)格柵、過(guò)濾機(jī)、反應(yīng)器內(nèi)件等。：防腐耐磨部

20、件、平臺(tái)格柵、過(guò)濾機(jī)、反應(yīng)器內(nèi)件等。其他：其他：電動(dòng)工具外殼、自行車骨架、滑雪板、地面機(jī)車腳踏板、電動(dòng)工具外殼、自行車骨架、滑雪板、地面機(jī)車腳踏板、民用安全鞋頭、安全頭盔、水泵外殼及葉輪等等。民用安全鞋頭、安全頭盔、水泵外殼及葉輪等等。47475.2 增強(qiáng)熱塑性塑料片材的制造增強(qiáng)熱塑性塑料片材的制造 增強(qiáng)熱塑性塑料片材增強(qiáng)熱塑性塑料片材(reinforced thermoplastics sheet, RTPS)：將：將增強(qiáng)材料和熱塑性樹(shù)脂預(yù)先制成的半成品板材。增強(qiáng)材料和熱塑性樹(shù)脂預(yù)先制成的半成品板材。熱塑性塑料：熱塑性塑料：PP、HDPE、PBT、PET、PC、尼龍等；、尼龍等；增強(qiáng)材料：連

21、續(xù)原絲氈、單向纖維、短切原絲氈、針刺氈等。增強(qiáng)材料：連續(xù)原絲氈、單向纖維、短切原絲氈、針刺氈等。48481）連續(xù)纖維連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的片材增強(qiáng)熱塑性塑料的片材 連續(xù)纖維氈連續(xù)纖維氈增強(qiáng)的熱塑性塑料片材增強(qiáng)的熱塑性塑料片材 一種無(wú)紡增強(qiáng)材料，連續(xù)纖維呈一種無(wú)紡增強(qiáng)材料，連續(xù)纖維呈無(wú)定向圈狀無(wú)定向圈狀分布，分布， 以纖維之間相互纏結(jié)或粘結(jié)劑粘接成氈以纖維之間相互纏結(jié)或粘結(jié)劑粘接成氈(熔融法成型熔融法成型)。 單向連續(xù)纖維單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料片材增強(qiáng)熱塑性塑料片材 纖維取向相同，材料的性能呈纖維取向相同，材料的性能呈各向異性各向異性。 主要制造方法有：靜電粉末法、氣態(tài)流化床法、熔融主要制

22、造方法有：靜電粉末法、氣態(tài)流化床法、熔融擠出法等。擠出法等。49492）中長(zhǎng)纖維中長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料片材增強(qiáng)熱塑性塑料片材 長(zhǎng)度長(zhǎng)度550mm的纖維。用中長(zhǎng)纖維制造的片材約占片的纖維。用中長(zhǎng)纖維制造的片材約占片材總量的材總量的80%。 依據(jù)片材成型過(guò)程的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為以下幾種：依據(jù)片材成型過(guò)程的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為以下幾種： 短切纖維針刺氈短切纖維針刺氈增強(qiáng)熱塑性塑料片材增強(qiáng)熱塑性塑料片材(熔融法熔融法) 短切原絲短切原絲增強(qiáng)的熱塑性塑料片材增強(qiáng)的熱塑性塑料片材(懸浮沉積法、流化懸浮沉積法、流化床法和靜電吸附法床法和靜電吸附法)90%片材是玻璃纖維氈增強(qiáng)片材是玻璃纖維氈增強(qiáng)PP及其其他

23、熱塑性塑料。及其其他熱塑性塑料。5050主要是玻纖針刺氈和原絲氈主要是玻纖針刺氈和原絲氈TPS，通常厚度，通常厚度14mm。與金屬板相比，與金屬板相比，GMT質(zhì)輕，密度約為鋼材的質(zhì)輕，密度約為鋼材的1/61/7，耐，耐腐蝕，不生銹，隔音、隔熱，可一次加工成型復(fù)雜制品；腐蝕，不生銹，隔音、隔熱，可一次加工成型復(fù)雜制品；與片狀模塑料（與片狀模塑料（SMC）相比，）相比，GMT具有極長(zhǎng)的儲(chǔ)存期，具有極長(zhǎng)的儲(chǔ)存期，制品成型周期短，是制品成型周期短，是SMC的的1/31/4，可回收利用，無(wú)公害，可回收利用，無(wú)公害污染；污染；與短纖維增強(qiáng)與短纖維增強(qiáng)TPS相比，相比，GMT強(qiáng)度高，剛性好，抗蠕變強(qiáng)度高，剛

24、性好，抗蠕變性好，制品尺寸穩(wěn)定性好。性好，制品尺寸穩(wěn)定性好。5151適合沖壓與流動(dòng)模壓成型，制品形狀簡(jiǎn)單，可做各種結(jié)構(gòu)件。適合沖壓與流動(dòng)模壓成型，制品形狀簡(jiǎn)單，可做各種結(jié)構(gòu)件。流動(dòng)性好，適于做形狀復(fù)雜的部件。流動(dòng)性好，適于做形狀復(fù)雜的部件。5252熔融浸漬工藝、懸浮沉積工藝、熔融浸漬工藝、懸浮沉積工藝、靜電吸附熱壓工藝靜電吸附熱壓工藝（1）熔融浸漬工藝（干法工藝）熔融浸漬工藝（干法工藝）熔融浸漬工藝又稱干法工藝，是最早工業(yè)化的片材熔融浸漬工藝又稱干法工藝，是最早工業(yè)化的片材成型工藝，首先將連續(xù)纖維或短切纖維制成氈或針成型工藝，首先將連續(xù)纖維或短切纖維制成氈或針刺氈，預(yù)熱，與擠出機(jī)擠出的刺氈，預(yù)

25、熱，與擠出機(jī)擠出的熱塑性樹(shù)脂薄膜層和熱塑性樹(shù)脂薄膜層和，雙帶壓機(jī)雙帶壓機(jī)熱壓浸漬熱壓浸漬、熱固結(jié)、冷卻、切割成所需規(guī)、熱固結(jié)、冷卻、切割成所需規(guī)格片材格片材供模壓（或沖壓）的半成品。供模壓（或沖壓）的半成品。片材里的增強(qiáng)纖維可以是一層或多層（最多片材里的增強(qiáng)纖維可以是一層或多層（最多6層）層）5353最早工業(yè)化片材成型工藝最早工業(yè)化片材成型工藝主要技術(shù)問(wèn)題：熱塑性樹(shù)脂對(duì)玻纖主要技術(shù)問(wèn)題：熱塑性樹(shù)脂對(duì)玻纖氈的滲透速率氈的滲透速率5454（2）懸浮沉積工藝（濕法工藝，抄紙法）懸浮沉積工藝（濕法工藝，抄紙法）增強(qiáng)纖維：中等長(zhǎng)度（增強(qiáng)纖維：中等長(zhǎng)度（550mm）的短切玻纖，含量）的短切玻纖，含量254

26、0%；基材：粉狀熱塑性樹(shù)脂；基材：粉狀熱塑性樹(shù)脂； (100 400 m)懸浮介質(zhì)：水或泡沫懸浮介質(zhì)：水或泡沫玻纖呈單絲分散、玻纖呈單絲分散、樹(shù)脂呈單粒分散樹(shù)脂呈單粒分散流漿箱和成形網(wǎng)流漿箱和成形網(wǎng)濕片濕片玻纖含量低于玻纖含量低于20%片材很片材很難達(dá)到纖維連續(xù)分布；高難達(dá)到纖維連續(xù)分布；高于于40%，片材的各向異性，片材的各向異性明顯，且工藝十分困難。明顯，且工藝十分困難。5555（3）流化床工藝）流化床工藝導(dǎo)向輥導(dǎo)向輥粉末樹(shù)脂粉末樹(shù)脂通入空氣使粉末通入空氣使粉末樹(shù)脂流態(tài)化，并樹(shù)脂流態(tài)化，并附著在玻纖周圍附著在玻纖周圍切斷器切斷器輸送帶輸送帶熱軋帶熱軋帶冷軋帶冷軋帶纖維纖維首先將一定粒度的粉

27、末樹(shù)脂放入在容器中的多孔床上，再通過(guò)空氣首先將一定粒度的粉末樹(shù)脂放入在容器中的多孔床上，再通過(guò)空氣使粉末樹(shù)脂流態(tài)化。分散的纖維從容器中通過(guò)，于是玻纖周圍附著使粉末樹(shù)脂流態(tài)化。分散的纖維從容器中通過(guò)，于是玻纖周圍附著粉末樹(shù)脂。附著樹(shù)脂的玻纖通過(guò)切斷器被切成定長(zhǎng)，降落在輸送網(wǎng)粉末樹(shù)脂。附著樹(shù)脂的玻纖通過(guò)切斷器被切成定長(zhǎng)，降落在輸送網(wǎng)帶上，通過(guò)熱軋區(qū)和冷卻區(qū)后制成增強(qiáng)熱塑性塑料片材。帶上，通過(guò)熱軋區(qū)和冷卻區(qū)后制成增強(qiáng)熱塑性塑料片材。5656GMT、LFT-G、LFT-D生產(chǎn)工藝比較生產(chǎn)工藝比較生產(chǎn)原料生產(chǎn)原料半成品材料半成品材料工藝設(shè)備工藝設(shè)備GMTPP+纖維纖維+添加劑添加劑板材板材板材板材加熱加

28、熱+壓機(jī)壓機(jī)LFT-GPP+纖維纖維+添加劑添加劑粒料粒料單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)+壓機(jī)壓機(jī)注塑成型注塑成型LFT-DPP+纖維纖維+添加劑添加劑無(wú)無(wú)雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)+壓機(jī)壓機(jī)單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)+注塑成型注塑成型57575.3 片狀模塑料片狀模塑料(SMC，sheet molding compound)制造方法制造方法 片狀模塑料：多組分的不飽和聚酯樹(shù)脂糊充分浸漬短切玻片狀模塑料：多組分的不飽和聚酯樹(shù)脂糊充分浸漬短切玻璃纖維（或氈）并在上、下面覆蓋璃纖維（或氈）并在上、下面覆蓋PE薄膜而獲得的片狀?yuàn)A薄膜而獲得的片狀?yuàn)A芯形式的模塑料。芯形式的模塑料。 5858使用使用SMC時(shí)，只需

29、撕掉兩面的時(shí)，只需撕掉兩面的PE薄膜，按制品相應(yīng)尺寸裁切、薄膜，按制品相應(yīng)尺寸裁切、疊層，然后放入模具中加溫加壓疊層，然后放入模具中加溫加壓固化即得到所需的制品。固化即得到所需的制品。5959 樹(shù)脂糊（樹(shù)脂糊（70%）：）：不飽和聚酯樹(shù)脂、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、不飽和聚酯樹(shù)脂、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、化學(xué)增稠劑、低收縮添加劑、粉狀填料、顏料、脫模劑等?；瘜W(xué)增稠劑、低收縮添加劑、粉狀填料、顏料、脫模劑等。 增強(qiáng)材料（增強(qiáng)材料（30%）：）：無(wú)捻玻璃粗紗，其短切長(zhǎng)度無(wú)捻玻璃粗紗，其短切長(zhǎng)度2050mm。 上下覆蓋的聚乙烯薄膜上下覆蓋的聚乙烯薄膜：是防止空氣、灰塵、水是防止空氣、灰塵、水氣及雜質(zhì)等對(duì)材料的污氣及雜

30、質(zhì)等對(duì)材料的污染和聚酯樹(shù)脂交聯(lián)劑染和聚酯樹(shù)脂交聯(lián)劑苯苯乙烯乙烯的蒸發(fā)。的蒸發(fā)。 6060樹(shù)脂糊：樹(shù)脂約占樹(shù)脂糊：樹(shù)脂約占30%；填料占；填料占40%；玻璃纖維：占玻璃纖維：占30%CaCO3：色白、吸油值低，降低：色白、吸油值低，降低成本成本，并降低模塑料，并降低模塑料收縮率收縮率，改善制品表面質(zhì)量。改善制品表面質(zhì)量。水合氧化鋁水合氧化鋁：阻燃性填料阻燃性填料，同時(shí)可改善制品的耐水性和電絕，同時(shí)可改善制品的耐水性和電絕緣性。緣性。MgO或或Ca(OH)2：樹(shù)脂樹(shù)脂“增稠增稠” ，它們以配位絡(luò)合物的形式，它們以配位絡(luò)合物的形式使樹(shù)脂的相對(duì)分子量增大，并不促進(jìn)其凝膠。使樹(shù)脂的相對(duì)分子量增大，并不促

31、進(jìn)其凝膠。 添加量：添加量：3%左右左右低收縮添加劑低收縮添加劑：熱塑性樹(shù)脂如：熱塑性樹(shù)脂如PE、PS、P(VC-VAc)。 添加量：添加量：5-10%6161固固化化劑劑其其它它樹(shù)樹(shù)脂脂增增稠稠劑劑低低收收縮縮添添加加劑劑填填料料薄薄膜膜樹(shù)樹(shù) 脂脂 糊糊 制制 備備稠稠化化收收卷卷浸浸漬漬沉沉降降切切割割包包裝裝粗粗紗紗SMC成型機(jī)生產(chǎn)工藝流程：生產(chǎn)工藝流程： 樹(shù)脂糊的制備樹(shù)脂糊的制備批混合法：批混合法：連續(xù)混合連續(xù)混合計(jì)量法：計(jì)量法：將樹(shù)脂與除增稠劑外的各組分將樹(shù)脂與除增稠劑外的各組分依次攪拌混合依次攪拌混合，再加入增稠劑，混合后經(jīng)計(jì)量即由混合泵輸再加入增稠劑，混合后經(jīng)計(jì)量即由混合泵輸送到

32、傳送帶或承載膜上。送到傳送帶或承載膜上。樹(shù)脂糊按樹(shù)脂、增稠劑分開(kāi)成兩部分樹(shù)脂糊按樹(shù)脂、增稠劑分開(kāi)成兩部分單獨(dú)制單獨(dú)制備備，然后通過(guò)計(jì)量裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)靜態(tài)混合器，然后通過(guò)計(jì)量裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)靜態(tài)混合器，直接按比例將兩部分混合利用。直接按比例將兩部分混合利用。6262固固化化劑劑其其它它樹(shù)樹(shù)脂脂增增稠稠劑劑低低收收縮縮添添加加劑劑填填料料薄薄膜膜樹(shù)樹(shù) 脂脂 糊糊 制制 備備稠稠化化收收卷卷浸浸漬漬沉沉降降切切割割包包裝裝粗粗紗紗SMC成型機(jī)將樹(shù)脂糊輸送到上層和下層聚乙烯薄膜上并通過(guò)刮刀均勻刮平至一定厚度，過(guò)切割器短切沉降在下層薄膜的樹(shù)脂糊上上層薄膜覆蓋，形成樹(shù)樹(shù)脂糊脂糊- -短切玻纖短切玻纖- -樹(shù)脂糊

33、樹(shù)脂糊夾層材料壓力輥的揉捏作用，使樹(shù)脂浸透纖維，驅(qū)除夾層內(nèi)氣泡6363帶式制片機(jī)組帶式制片機(jī)組樹(shù)脂樹(shù)脂增稠劑增稠劑玻纖粗紗玻纖粗紗切割器切割器樹(shù)脂糊樹(shù)脂糊底部底部PE薄膜薄膜頂部頂部PE薄膜薄膜盤式輥盤式輥刺穿輥刺穿輥擠壓輥擠壓輥加熱器加熱器收卷收卷0.6m浸漬、脫泡機(jī)構(gòu)：大致浸漬、脫泡機(jī)構(gòu)：大致分為分為輥式輥式和和帶式帶式。帶式制片機(jī)靠帶式制片機(jī)靠帶槽輥筒對(duì)輸帶槽輥筒對(duì)輸送帶上的片材送帶上的片材進(jìn)行輥壓來(lái)實(shí)進(jìn)行輥壓來(lái)實(shí)現(xiàn)浸漬與脫泡現(xiàn)浸漬與脫泡64646565PE底部薄膜底部薄膜PE頂部薄膜頂部薄膜樹(shù)脂糊樹(shù)脂糊樹(shù)脂糊樹(shù)脂糊壓輥壓輥輥式制片機(jī)輥式制片機(jī)： 靠卷繞靠卷繞張力張力對(duì)輥筒面產(chǎn)對(duì)輥筒面產(chǎn)

34、生的生的壓力壓力實(shí)實(shí)現(xiàn)浸漬、脫現(xiàn)浸漬、脫泡。泡。6666 SMC從制片機(jī)組卸下后，一般要經(jīng)過(guò)一定的從制片機(jī)組卸下后，一般要經(jīng)過(guò)一定的熟化期熟化期，當(dāng)，當(dāng)其其黏度達(dá)到模壓黏度范圍并穩(wěn)定黏度達(dá)到模壓黏度范圍并穩(wěn)定后，才能交付成型使用。如后，才能交付成型使用。如果果SMC在室溫下存放，需在室溫下存放，需12周。為使其盡快達(dá)到最佳模周。為使其盡快達(dá)到最佳模壓黏度，多采用壓黏度，多采用加速稠化加速稠化的方法（例如的方法（例如40的稠化室處理的稠化室處理24-36 h或或72 h ）。目前更新進(jìn)的方法是在制片機(jī)組生產(chǎn)線）。目前更新進(jìn)的方法是在制片機(jī)組生產(chǎn)線內(nèi)內(nèi)增設(shè)稠化區(qū)增設(shè)稠化區(qū)或采用一些新型或采用一些新

35、型高效增稠劑高效增稠劑，以便當(dāng)，以便當(dāng)SMC一旦一旦制成，便可立即投入成型過(guò)程使用。制成，便可立即投入成型過(guò)程使用。 SMC的儲(chǔ)存壽命與其儲(chǔ)存條件有關(guān)。為防止的儲(chǔ)存壽命與其儲(chǔ)存條件有關(guān)。為防止苯乙烯苯乙烯揮發(fā)，揮發(fā)，SMC存放時(shí)必須用非滲透性薄膜密封包裝。存放時(shí)必須用非滲透性薄膜密封包裝。環(huán)境溫度環(huán)境溫度對(duì)對(duì)SMC的存放壽命有較大影響，如英國(guó)的存放壽命有較大影響，如英國(guó)Scott Bard公司生產(chǎn)公司生產(chǎn)的片材，的片材，15以下可儲(chǔ)存以下可儲(chǔ)存3個(gè)月，如在冷室或個(gè)月，如在冷室或23保存，保存，儲(chǔ)存壽命可延長(zhǎng)到儲(chǔ)存壽命可延長(zhǎng)到6個(gè)月；相反如在個(gè)月；相反如在20以上存放，儲(chǔ)存壽以上存放，儲(chǔ)存壽命將

36、明顯縮短。命將明顯縮短。67675.4 連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造 纖維預(yù)浸料是將樹(shù)脂體系浸涂到連續(xù)纖維或纖維織纖維預(yù)浸料是將樹(shù)脂體系浸涂到連續(xù)纖維或纖維織物上，通過(guò)一定的處理過(guò)程所形成的一種儲(chǔ)存?zhèn)溆玫陌氤晌锷?，通過(guò)一定的處理過(guò)程所形成的一種儲(chǔ)存?zhèn)溆玫陌氤善?，它是制造連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品重要的中間材料。品，它是制造連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品重要的中間材料。按纖維排布形式：按纖維排布形式：織物預(yù)浸料（預(yù)浸膠布、預(yù)浸紗帶）織物預(yù)浸料（預(yù)浸膠布、預(yù)浸紗帶）單向纖維預(yù)浸料（無(wú)維布）單向纖維預(yù)浸料（無(wú)維布）按樹(shù)脂類型分：熱固性樹(shù)脂預(yù)浸料、熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料按樹(shù)脂類型分：熱固性樹(shù)脂預(yù)浸料、熱

37、塑性樹(shù)脂預(yù)浸料按纖維種類分：碳纖維預(yù)浸料、芳綸預(yù)浸料、玻纖預(yù)浸料等按纖維種類分：碳纖維預(yù)浸料、芳綸預(yù)浸料、玻纖預(yù)浸料等6868玻纖預(yù)浸料玻纖預(yù)浸料碳纖維預(yù)浸料碳纖維預(yù)浸料碳纖維預(yù)浸布碳纖維預(yù)浸布69697070（1）溶液浸漬法）溶液浸漬法樹(shù)脂預(yù)固化到一定程度樹(shù)脂預(yù)固化到一定程度 樹(shù)脂各組分按樹(shù)脂各組分按預(yù)定固含量配預(yù)定固含量配成樹(shù)脂溶液成樹(shù)脂溶液纖維（紗或織物）纖維（紗或織物）熱處理除去水分或熱處理除去水分或石蠟浸潤(rùn)劑石蠟浸潤(rùn)劑浸膠槽（浸漬）浸膠槽（浸漬）纖維上粘著一定量樹(shù)脂纖維上粘著一定量樹(shù)脂烘干爐（除去溶劑和揮發(fā)分）烘干爐（除去溶劑和揮發(fā)分）預(yù)浸料（收卷、儲(chǔ)存）預(yù)浸料（收卷、儲(chǔ)存）7171

38、單向纖維預(yù)浸料制法單向纖維預(yù)浸料制法輥筒纏繞輥筒纏繞陣列式連續(xù)排鋪陣列式連續(xù)排鋪擠膠器除去擠膠器除去多余樹(shù)脂多余樹(shù)脂輥筒纏繞法特點(diǎn)：輥筒纏繞法特點(diǎn)：p設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便；設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便；p無(wú)緯布長(zhǎng)度受輥筒直徑限制；無(wú)緯布長(zhǎng)度受輥筒直徑限制；p生產(chǎn)效率低；生產(chǎn)效率低；p適于實(shí)驗(yàn)室或小批量生產(chǎn)。適于實(shí)驗(yàn)室或小批量生產(chǎn)。連續(xù)纖維束連續(xù)纖維束從紗團(tuán)引出從紗團(tuán)引出喂紗導(dǎo)器使纖喂紗導(dǎo)器使纖維紗依次整齊維紗依次整齊環(huán)向纏繞環(huán)向纏繞最后沿輥筒母線切斷展開(kāi)最后沿輥筒母線切斷展開(kāi)7272平行纖維束或織物平行纖維束或織物p 生產(chǎn)效率高、適于大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高、適于大批量生產(chǎn)。許多平行的纖維束或織物許多平行的

39、纖維束或織物同時(shí)連續(xù)浸涂樹(shù)脂，經(jīng)輥同時(shí)連續(xù)浸涂樹(shù)脂，經(jīng)輥壓等工序后即成預(yù)浸料壓等工序后即成預(yù)浸料73737474（2）熱熔浸漬法和膠膜碾壓法（干法）熱熔浸漬法和膠膜碾壓法（干法） 轉(zhuǎn)移到經(jīng)整經(jīng)、排列轉(zhuǎn)移到經(jīng)整經(jīng)、排列整齊的平行纖維紗上整齊的平行纖維紗上夾芯經(jīng)熱輥夾芯經(jīng)熱輥，使樹(shù)脂浸潤(rùn)纖維，使樹(shù)脂浸潤(rùn)纖維 漏槽中的漏槽中的熔融樹(shù)脂熔融樹(shù)脂 纖維不是纖維不是經(jīng)過(guò)浸膠槽經(jīng)過(guò)浸膠槽不使用溶劑不使用溶劑，無(wú)污染，無(wú)污染7575p可制備樹(shù)脂含量很低的預(yù)浸料，樹(shù)脂分布均勻；可制備樹(shù)脂含量很低的預(yù)浸料，樹(shù)脂分布均勻；p該法對(duì)樹(shù)脂體系要求較高：優(yōu)良的成膜性、適度該法對(duì)樹(shù)脂體系要求較高：優(yōu)良的成膜性、適度的柔性和粘度。的柔性和粘度。膠膜法膠膜法特點(diǎn)：特點(diǎn)： 干法解決了一些樹(shù)脂體系不溶于普通低沸點(diǎn)溶劑干法解決了一些樹(shù)脂體系不溶于普通低沸點(diǎn)溶劑預(yù)浸料的制造問(wèn)題。預(yù)浸料的制造問(wèn)題。加熱輥擠壓加熱輥擠壓7676（2）粉末法（粉末靜電法和粉末懸浮法）粉末法（粉末靜電法和粉末懸浮法） 主要用于制備熱塑性樹(shù)脂和高熔點(diǎn)難溶樹(shù)脂的預(yù)浸料。主要用于制備熱塑性樹(shù)脂和高熔點(diǎn)難溶樹(shù)脂的預(yù)浸料。連續(xù)纖維連續(xù)纖維帶電樹(shù)帶電樹(shù)脂粉末脂粉末加熱