(工藝技術)復合材料成型工藝

1、樹脂基復合材料成型工藝介紹（1）：模壓成型工藝模壓成型工藝是復合材料生產中最古老而又富有無限活力的一種成型方法無需二次修飾；能一次成型結構復雜的制品；因為批量生產，價格相對低廉。模壓成型工藝按增強材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：纖維料模壓法 是將經預混或碎布料模壓法 將浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，如麻布、有機纖維布、石棉布或狀，然后在金屬模具中經加溫或加壓成型復合材料制品。纏繞模壓法 將預浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布（帶），模具中進行加溫加壓成型復合材料制品。片狀塑料SMC片材按制品預成型坯料模壓法 先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預成型坯料，將其放入金屬模具中（樹脂混合物BMCD

2、MCHMCSMC、XMCTMC 及 ZMC 等品種。1、原材料合成樹脂 復合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹脂具有：對增強材料有良好的增強材料 模壓料中常用的增強材料主要有玻璃纖維開刀絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連（布） 和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維（如芳綸纖維、尼龍纖維等）和天然纖維（亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等）等品種。有時也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強材料。輔助材料 一般包括固化劑（引發(fā)劑）劑、脫模劑、著色劑（顏料）和填料等輔助材料。2、模壓料的制備（或玻璃布種。3050mm的短切纖維，經蓬松后在捏合機中與樹脂膠液充分捏合至樹脂完全浸潤玻璃纖維，再經烘干（晾干失較大。

3、預浸法 纖維預浸法是將整束連續(xù)玻璃纖維（或布）經過浸膠、烘干、切短而成。其及料束之間的相容性稍差。樹脂基復合材料成型工藝介紹（2）： 層壓及卷管成型工藝1、層壓成型工藝平面集成電路的產品中。制。層壓工藝過程大致包括：預浸膠布制備、膠布裁剪疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、后處理等工序，如圖所示：2、卷管成型工藝卷管成型工是用預浸膠布在卷管機上熱卷成型的一種復合材料制品成型方法卷管。將引頭布先在涂有脫模劑的管芯模上纏上約1 圈，然后放下壓輥，將引頭布貼在熱輥上， 同時將膠布拉上，蓋貼在引頭布的加熱部分，與引頭布相搭接。引頭布的長度約為8001 200mm，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長度，一般為1

4、50250mm。在卷制厚壁管材 12 圈。最后提升壓輥，測量管坯外徑，合格后，從卷管機上取出，送入固化爐中固化成型。3、預浸膠布制備工藝預浸膠布是生產復合材料層壓板材、卷管和布帶纏繞制品的半成品。原材料 預浸膠布生產所需的主要原材料有增強材料（如玻璃布、石棉布、合成纖維布）（預浸膠布的制備工藝 預浸膠布的制備是使用經熱處理或化學處理的玻璃布，經浸膠定時間的洪烤，使樹脂由A 階轉至B 階，從而得到所需的預浸膠布。通常將此過程稱之為玻璃的浸膠。樹脂基復合材料成型工藝介紹（3）： 纏繞成型工藝（干法纏繞 干法纏繞是采用經過預浸膠處理的預浸紗或帶，在纏繞機上經加熱軟化至粘（或帶（精確到 2% 以內是1

5、00200m/min，纏繞機清潔，勞動衛(wèi)生條件好，產品質量高間剪切強度較低。濕法纏繞 濕法纏繞是將纖維集束（紗式帶）浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。濕法纏繞的優(yōu)點為：成本比干法纏繞低40%；產品氣密性好，因為纏繞張力使多 余達200m/min）。濕法纏繞的缺點為：樹脂浪 費大，操作環(huán)境差；含膠量及成品質量不易控制；可供濕法纏繞的樹脂品種較少。半干法纏繞 半干法纏繞是纖維浸膠后，到纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設備， 的氣泡含量降低。域。纖維纏繞成型的優(yōu)點 能夠按產品的受力狀況設計纏繞規(guī)律，使能充分發(fā)揮纖維的強度；纏繞速度快（240m/min），故勞動生產率高；成本低：在同一產品上，可合理

6、配選若干 種材料（包括樹脂、纖維和內襯），使其再復合，達到最佳的技術經濟效果。纏繞成型的缺點 纏繞成型適應性小，不能纏任意結構形式的制品，特別是表面有凹的制品，因為纏繞時，纖維不能緊貼芯模表面而架空；纏繞成型需要有纏繞機，芯模，固化加熱爐，脫模機及熟練的技術工人，需要的投資大，技術要求高，因此，只有大批量生產時才能降低成本，才能獲得較的的技術經濟效益。1、原材料纏繞成型的原材料主要是纖維增強材料、樹脂和填料。璃纖維紗，碳纖維紗，高強玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及表面氈等。樹脂基體 樹脂基體是指樹脂和固化劑組成的膠液體系。纏繞制品的耐熱性，耐化學馬來酰亞胺樹脂。填料 填料種類很多，加入后能改善樹脂基體

7、的某些功能，如提高耐磨性，增加阻燃性30%石英砂，借以提高產品的剛性和降低成本。為了提 高填料和樹脂之間的粘接強度，填料要保證清潔和表面活性處理。2、芯模成型中空制品的內模稱芯模。一般情況下，纏繞制品固化后，芯模要從制品內脫出。芯模設計的基本要求 要有足夠的強度和剛度，能夠承受制品成型加工過程中施加于芯模的各種載荷，如自重、制品重，纏繞張力，固化應力，二次加工時的切削力等；能滿足制品形狀和尺寸精度要求，如形狀尺寸，同心度、橢圓度、錐度（脫模），表面光潔度和平整度等；保證產品固化后，能順利從制品中脫出；制造簡單，造價便宜，取材方便。當然也可以起到芯模作用，屬于這類材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合

8、金等3、纏繞機律和排紗準確；操作簡便；生產效率高；設備成本低。保持張力穩(wěn)定及在封頭或錐形纏繞制品紗帶布置精確，實現小纏繞角纏繞，在（伸臂60 年代引進德國WE-250 數控纏繞機，改進后實現年代后我國引進了各種型式纏繞機40 功微機控制纏繞機，并進入國際市場。機械式纏繞機類型繞臂式平面纏繞機 其特點是繞臂（裝有繞絲嘴）圍繞芯模做均勻旋轉運動，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉動，繞臂（即繞絲嘴）滾翻式纏繞機 這種纏繞機的芯模由兩個搖支承，纏繞時芯模自身軸旋轉，兩臂同步旋臥式纏繞機 這種纏繞機是由鏈條帶動小車（繞絲嘴）作往復運動，并在封頭端有瞬時面纏繞角 行星式纏繞機 芯軸和水平面傾斜成 角（即纏繞角）

9、。纏繞成型時，芯模作自轉和螺旋纏繞。芯模公轉是主運動，自轉為進給運動。這種纏繞機適合于生產小型制品。4個運動軸，球形纏繞機的繞絲嘴轉動，芯模旋轉和芯模偏轉運動，可以改變纏繞極孔尺寸和調節(jié)纏繞角，滿足制品受力要求。新型纏管機 新型纏管機與現行纏繞機的區(qū)別在于，它是靠管芯自轉，并同時能沿管長樹脂基復合材料成型工藝介紹（4）：連續(xù)成型工藝復合材料制品的連續(xù)成型工藝，是指從投入原材料開始，經過浸膠、成型、固化、脫模、斷等工序直到最后獲得成品的整個工藝過程都是在連續(xù)不斷地進行。根據生產的產品不同，連續(xù)成型工藝分為連續(xù)拉擠成型工藝、連續(xù)纏繞成型工藝和連續(xù)制板工藝三種。連續(xù)纏繞成型工藝 主要用于生產不同口徑

10、的玻璃鋼管和罐身。連續(xù)纏繞機的特點是：生產效拉擠成型工藝 主要用于生產各種玻璃鋼型材，如玻璃鋼棒、工字型、角型、槽型、方型、空腹型及異形斷面型材等。目前最大的拉擠成型機，可以生產斷面為800mm800mm 的空腹玻璃鋼型材。新型拉擠成型技術不斷涌現，如RIM 拉擠成型機，彎曲形型材拉擠工藝等。連續(xù)制板工藝 主要是用玻璃纖氈、布為增強材料，連續(xù)不斷地生產各種規(guī)格平板，波紋板和夾層結構板等。產品質量穩(wěn)定，重復性好，成品率高；操作方便，省人力、勞動條件好；成本低樹脂基復合材料成型工藝介紹（5）：拉擠成型工藝拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束帶或布等在牽引力的作用下通過擠 壓模具成型固化連續(xù)

11、不斷地生產長度不限的玻璃鋼型材這種工藝最適于生產各種斷面 形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗材、葉片等）等。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點是：生產過程完全實現自動化控制，生產效率高；拉擠成型制品中纖維含量可高達80%，浸膠在 張力下進行，能充分發(fā)揮增強材料的作用，產品強度高；制品縱、橫向強度可任意調整可以滿足不同力學性能制品的使用要求生產過程中無邊角廢料產品不需后加工故較 其它工藝省工，省原料，省能耗；制品質量穩(wěn)定，重復性好，長度可任意切斷。拉擠成型工藝的缺點是產品形狀單調，只能生產線形型材，而且橫向強度不高。拉擠工藝用原材料樹脂

12、基體 在拉擠工藝中，應用最多的是不飽和聚酯樹脂，約占本工藝樹脂用量的9 0 以上，另外還有環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等。增強材料 拉擠工藝用的增強材料，主要是玻璃纖維及其制品，如無捻粗紗、連續(xù)纖哪種纖維，用于拉擠工藝時，其表面都必須經過處理，使之與樹脂基體能很好的粘接。輔助材料 拉擠工藝的輔助材料主要有脫模劑和填料。拉擠成型模具10，以保證模具有足夠的強度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。拉擠模具長度是根據成型過程中牽引速度和樹脂凝膠固化速度決定模具的使用壽命。拉擠成型工藝其它拉擠成型工藝和含填料的拉擠工藝等。樹脂基復合材料成型工藝介紹（6）： 其它成

13、型工藝聚合物基復合材料的其它成型工藝主要指離心成型工藝澆鑄成型工藝彈性體貯存樹成型工藝、增強反應注射成型工藝等。1、離心成型工藝離心成型工藝在復合材料制品生產中，主要是用于制造管材（地埋管），018MPa。這種管的管徑一般為 4002500mm，最大管徑或達，以 1200mm 212m6 m。磨（是石棉水泥管的 510 倍）、節(jié)能、耐久 年以上）及綜合工程造價低，特別是大口15m，能隨真空及外壓。其缺點是內表面不夠光滑，水力學特性比較差。管、污水管、化工防腐管等。原材料生產離心管的原材料有樹脂、玻璃纖維及填料（粉狀和粒狀填料）等。樹脂 應用最廣的是不飽和聚酯樹脂，可根據使用條件和工藝要求選擇樹

14、脂牌號和固化劑。增強材料 主工是玻璃纖維及其制品。玻纖制品有連續(xù)纖維氈、網格布及單向布等，制造異形斷面制品時，可先將玻纖制成預制品，然后放入模內。填料 填料的作是用增加制品的剛度、厚度、降低成本，填料的種類要根據使用要求選擇， 一般為石英砂、石英粉、輝綠巖粉等。工藝流程離心制管工藝流程如下：一安裝在可往復運動的小車上。模具離心法生產玻璃鋼管的模具，主要是鋼模，模具分整體式和拼裝式兩種：小于800mm 管的模具，用整體式，大于 800mm 管的模具，可以用拼裝式。模具設計要保證有足夠的強度和剛度，防止旋轉、震動過程中變形。模具由管身、封頭、托轉，模具的管身內表面必須平整，光滑，一般都要精加工和拋

15、光，保證順利脫模。2、澆注成型工藝澆注成型主要用于生產無纖維增強的復合材料制品，如人造大理石，鈕扣、包埋動本、工藝品、錨桿固定劑、裝飾板等。澆注成型比較簡單，但要生產出優(yōu)質產品，則需要熟練的操作技術。鈕扣生產工藝用聚酯樹脂澆注的鈕扣，具有硬度高，光澤好，耐磨、耐燙、耐干洗、花色品種多及價格低等優(yōu)點，目前在國內外已基本取代了有機玻璃鈕扣，占鈕扣市場80%以上。（引發(fā)劑采用過氧化甲乙酮（括色漿、珠光粉、觸變劑等）。再經熱處理、刮面、刮底、銑槽、打眼、拋光等工序制成鈕扣。人造石材生產工藝人造大理石、人造瑪瑙、人造花崗石和聚酯混凝土等。生產人造石材的原材料是不飽和聚酯樹脂，填料和顏料：樹脂 生產人造石

16、材的樹脂分面層運荷載及碰撞等。3、彈性體貯樹脂模塑成型技術（Elastic Reservir Molding, 80 （開孔聚氨酯泡沫塑料留在成型好的ERM ERM 故可稱為壓制成型的夾層結構制品。ERM 與SMC 一樣，同屬于模壓成型的片狀模塑料，只是由于ERM 給它帶來優(yōu)于SMC 比用氈和SMC 30%以上；（2）ERM 制品的比剛度優(yōu)于SMC搞沖擊強度高：在增強材SMC 制品的物理力學性能優(yōu)于SMC RM成型機組比SMC機組簡單，ERM制品成型壓力比SMC10倍左右，故生產E RM 制品時可以采用低噸位壓機和低強度材料模具，從而減少建投資。ERM 制品生產工藝分為ERM 制造和ERM 制

17、品成型兩個過程：ERMERM（如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維制成的短切氈、連續(xù)纖維氈、針織氈等）和各種熱固性樹脂。其生產過程如下：先在ERM 機組上將調好的樹脂糊浸漬開孔聚氨酯泡沫塑料，通過涂刮器將樹脂糊涂ERM 夾層材料，切割成適宜的尺寸，用于壓制成型或貯存。ERMERM制品生產過程與其它熱固性模壓料（MC等）相比，需要在熱壓條件下固化成型，但成型壓力比SMC小很多，大約是SMC成1/100.50.7MPa。ERM 技術目前主要用于汽車工業(yè)材料和輕質建筑復合材料工業(yè)。由于ERM 具有夾層結構材料的特點，是適用于生產大型結構的組合部件，各種輕質板材，活動房屋、雷達罩，房門等。在汽車工業(yè)中的制品有行李車拖斗、蓋板、儀表盤、保險杠、車門、底板等。4、增強反應注射模塑技術（Reinforced Reaction Injection Molding, 是利用高壓沖擊一種成型方法。如果不用增強材料，則稱為反應注射模塑Injection Moling, RI M）。采用連續(xù)纖維增強時，稱為結構反應注射模塑 Reaction Injection Moldi ng, SRIM）。RRIM 的原