聚合物基復(fù)合材料制備工藝課件

5聚合物基復(fù)合材料工藝半成品的制備熱塑性塑料粒料熱固性模塑料連續(xù)纖維預(yù)浸料增強熱塑性塑料片材復(fù)合材料成型工藝手糊工藝模壓成型工藝RTM成型工藝噴射成型工藝連續(xù)纏繞成型工藝?yán)瓟D成型工藝擠出成型工藝RRIM工藝模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）制品成型工藝復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝5聚合物基復(fù)合材料工藝半熱塑性塑料粒料復(fù)手糊工藝模塑粉制品15.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑25.1.1顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法

工藝流程：原料準(zhǔn)備初混合塑煉造粒粒料原料準(zhǔn)備

包括過濾、吸磁、干燥、研磨、稱量、預(yù)熱等初混合

在聚合物熔融溫度以下、較緩和的剪切力作用，用捏合機、高速混合機等設(shè)備將物料按順序加入、混合均勻。塑煉

在高于樹脂熔融溫度和較大的剪切力作用下，在雙滾筒煉膠機、密煉機、單螺桿擠出機等設(shè)備使物料熱熔、剪切混合達(dá)到適當(dāng)?shù)娜彳浂群涂伤苄?，同時除去揮發(fā)物。造粒5.1.1顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法工藝流程：原35.1.1長纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法普遍采用電纜包覆式生產(chǎn)工藝：樹脂干燥熔融擠出包覆機頭冷卻牽引成條送絲機構(gòu)切粒粒料干燥包裝優(yōu)點：連續(xù)化生產(chǎn)，速度快；粒料質(zhì)量高；勞動保護(hù)好。缺點：樹脂包覆不良，粒料硬度不高，僅適宜于螺桿式注射機成型。5.1.1長纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法普遍采用電纜包4雙螺桿排氣式擠出機混合法1.計量帶式給料器；2.熱塑性塑料；3.玻璃纖維粗紗；4.排氣；5.條模；6.水??；7.條料切粒機雙螺桿排氣式擠出機混合法1.計量帶式給料器；2.熱塑性塑料；55.1.1短纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法

優(yōu)點：連續(xù)化生產(chǎn)；外觀尚佳、質(zhì)地致密，成型加工性和表面平滑性好，用柱塞式和螺桿式注射成型機均可成型；勞動保護(hù)好。

缺點：

對設(shè)備及設(shè)備材質(zhì)要求高，噪音大。樹脂干燥纖維短切初混合擠出+切粒粒料干燥稱量包裝

該法是為解決高熔融粘度樹脂的長纖維粒料因纖維在樹脂中分散不好易引起制品性能和外觀不良而開發(fā)，其工藝流程如下：5.1.1短纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法優(yōu)點：樹脂干6“排氣回擠造粒法”雙階排氣式擠出機1.料斗；2.料筒；3.螺桿；4.節(jié)流閥；5.排氣口；6.真空表；7.機頭；8.口模；9.柵板；10.真空泵；11.冷凝器“排氣回擠造粒法”雙階排氣式擠出機1.料斗；2.料筒；3.螺75.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑8模塑粉的制造方法

由微粒添加劑與合成樹脂復(fù)合而成的粉狀熱固性塑料粉稱為模塑粉，它包括壓塑粉和注塑粉。應(yīng)用最廣的是線型酚醛樹脂壓塑粉（電木粉）。其制造方法通常有干法和濕法，其中干法輥壓工藝流程如下：原料準(zhǔn)備干混合粉碎熱輥壓并批包裝干混合：按加料順序加料，在球磨機、Z形捏合機、圓柱形轉(zhuǎn)筒等設(shè)備上混合。熱輥壓：關(guān)鍵工序，一般在雙輥機上進(jìn)行，輥壓溫度和時間是主要工藝控制指標(biāo)。如生產(chǎn)電木粉時，低溫輥的溫度為70-110oC、

高溫輥的溫度為90-130oC。模塑粉的制造方法由微粒添加劑與合成樹9短纖維增強熱固性模塑料的制造方法

根據(jù)纖維和樹脂的不同，主要方法有預(yù)混法、預(yù)浸法、浸氈法和擠出法。配膠纖維預(yù)處理添加劑準(zhǔn)備浸漬與混合撕松烘干并批++

預(yù)混法工藝流程預(yù)浸法工藝流程粗紗準(zhǔn)備、熱處理樹脂配膠紗細(xì)浸漬切割烘干存放+

纖維松散、無定向，流動性好，宜做復(fù)雜的小型模壓制品。但纖維強度損失較大，模塑料的質(zhì)量不均勻，勞動條件差。

纖維緊密、成束狀，纖維強度損失較小，質(zhì)量均勻，可制造較復(fù)雜的高強度模壓制品，機械化程度較高，勞動強度小。但日產(chǎn)量比預(yù)混法小，只適宜于連續(xù)纖維制品。短纖維增強熱固性模塑料的制造方法根據(jù)纖維10短纖維增強熱固性模塑料的制造方法浸氈法工藝流程紗線準(zhǔn)備切割蓬松樹脂配制烘干成品撒氈復(fù)合浸膠

該法與預(yù)浸法工藝大體相同，不同點在于：先將短切纖維均勻鋪灑在玻璃底布上，再用玻璃面布覆蓋，然后使夾層浸膠。擠出法用螺桿擠出機生產(chǎn)玻璃纖維模塑料，克服了浸漬法使用大量有機溶劑的缺點，改善了生產(chǎn)條件，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)自動化程度高。不足的是纖維被磨損、剪斷的情況較嚴(yán)重。該法適用于生產(chǎn)過程中不需排放低分子揮發(fā)物的玻璃纖維模塑料。短纖維增強熱固性模塑料的制造方法浸氈法工藝流程紗線準(zhǔn)備切割蓬11

片狀模塑(壓)料（SMC）片狀模塑料(SMC)

樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋PE薄膜而成的片狀模塑料。

應(yīng)用最廣泛的成型材料之一。主要原料:不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、低收縮劑、填料等。SMC視用途和要求又發(fā)展出一系列新品種，如BMC、TMC、HMC等。團(tuán)狀模塑料(BMC)

組成與SMC相似，可用于模壓和擠出成型;纖維含量較低，纖維較短（6～18mm），填料含量大;制品強度比SMC低，適合于壓制小型制品，而SMC適合于大型薄壁制品。片狀模塑(壓)料（SMC）片狀模塑料(SMC12片狀模塑(壓)料（SMC）厚片狀模塑料（TMC）

組成和制作與SMC相似，厚達(dá)50mm。厚度大，玻璃纖維能隨機分布，改善了樹脂對纖維的浸潤性?？梢圆捎米⑸浜蛡鬟f成型。高強度模塑料（HMC和XMC）

主要用于制造汽車部件。HMC中填料少，采用短切玻纖，65%左右，定向分布；具有極好的流動性和成型表面，其制品強度約是SMC制品強度的3倍。XMC不含填料，采用定向連續(xù)纖維，含量達(dá)70%～80%。片狀模塑(壓)料（SMC）厚片狀模塑料（TMC）13片狀模塑料（SMC）的特點重現(xiàn)性好，不受操作者和外界條件的影響；操作處理方便，操作環(huán)境清潔、衛(wèi)生，改善了勞動條件；流動性好，可成型為異形制品；模壓工藝對溫度和壓力要求不高，可變范圍大，可大幅度降低設(shè)備和模具費用；纖維長度40～50mm，質(zhì)量均勻性好，適宜于壓制截面變化不大的大型薄壁制品；制品表面光潔度高，添加低收縮劑后，表面質(zhì)量更為理想；生產(chǎn)效率高，成型周期短，易于實現(xiàn)全自動機械化操作，生產(chǎn)成本相對較低。片狀模塑料（SMC）的特點重現(xiàn)性好，不受操作者和外界條件的影14SMC制造的工藝流程

SMC生產(chǎn)主要包括樹脂糊制備、上糊操作、纖維切割沉降及浸漬、樹脂稠化等過程，其工藝流程圖如下：樹脂固化劑填料低收縮添加劑稠化包裝沉降浸漬收卷紗線切割樹脂糊制備薄膜其它增稠劑SMC成型機SMC制造的工藝流程SMC生產(chǎn)主要包括樹脂糊制備、上15片狀模塑料（SMC）的制造工藝樹脂糊的制備及上糊操作

間歇法：①將不飽和聚酯和苯乙烯倒入配料釜中，攪拌均勻；②加入引發(fā)劑，混勻；③加入增稠劑和脫模劑；④低速攪拌下加入填料和低收縮添加劑；⑤在各組分分散完后，停止攪拌，靜置待用。連續(xù)法:將SMC配方中的樹脂糊分為兩分，即增稠劑、脫模劑、部分填料和苯乙烯為一份，其余組分為另一份，分別計量，混勻后送入SMC機組上的相應(yīng)貯料容器內(nèi)，由管路計量泵進(jìn)入靜態(tài)混合器，混勻后輸送到SMC機組的上糊區(qū)，再涂布到聚乙烯薄膜上。片狀模塑料（SMC）的制造工藝樹脂糊的制備及上糊操作16片狀模塑料（SMC）的制造工藝浸漬和壓實

已涂布樹脂糊的下承載薄膜在機組牽引下進(jìn)入短切玻璃纖維沉降室，短切玻璃纖維均勻沉降在樹脂糊上，達(dá)到要求的沉降量后，隨傳動裝置離開沉降室，并和涂布有樹脂糊的上承載薄膜相疊合，然后經(jīng)過輥陣中，在張力和輥的作用下，下、上承載薄膜將樹脂糊和短切玻璃纖維緊緊壓在一起，經(jīng)過多次反復(fù)，使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡，形成密實而均勻的連續(xù)SMC片料。片狀模塑料（SMC）的制造工藝浸漬和壓實17SMC成型設(shè)備玻璃纖維氈制片機帶式制片機組輥式制片機組鼓輪式制片機1234567891011低部PE薄膜頂部PE薄膜樹脂糊樹脂糊割刀割刀粗紗切割器粗紗壓緊輥中空鋼鼓輪SMC成品SMC成型設(shè)備玻璃纖維氈制片機1234567891011低部18SMC的典型配方類型配方一般型耐腐蝕型低收縮型配比樹脂鄰苯二甲酸型100間苯二甲酸型100鄰苯二甲酸型10065~75%引發(fā)劑PhCO3Bu-t1PhCO3Bu-t1PhCO3Bu-t1低收縮劑熱塑性聚合物0-10-熱塑性聚合物25-40填料CaCO3

70-120BaSO460-80CaCO3120-180內(nèi)脫膜劑硬脂酸鉛1-2硬脂酸鉛1-2硬脂酸鉛1-2增稠劑MgO或Ca(OH)2

1-2MgO或Ca(OH)2

0.5-2MgO或Ca(OH)2

1-2顏料2-5--阻聚劑少量少量少量玻璃纖維

25~35%SMC的典型配方類型一般型195.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑205.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造溶液浸漬法（如圖）：

生產(chǎn)工藝：各組分溶解到溶劑+纖維→烘干（除溶劑）→按需切割熱熔浸漬法和膠膜輾壓法

熔融法：

熔融樹脂(加隔離紙)→涂于纖維上→纖維另一面附一層隔離紙→壓實輥→收卷。

膠膜法：與熔融法類似，差別在于樹脂是形成膠膜，而非熔融流出。粉末法制備預(yù)浸料粉末靜電法：在連續(xù)纖維表面沉積帶電樹脂粉末，用輻射加熱方法使聚合物粉末永久的粘附在纖維上。

粉末懸浮法：

①水懸法：水中懸浮的樹脂顆粒粘附到連續(xù)運動的纖維上；

②氣懸?。杭?xì)度為10～20μm聚合物顆粒在硫化床中懸浮。5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造溶液浸漬法（如圖）：

21連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造225.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑23增強熱塑性塑料片材（RTPS）

與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料以其良好韌性、快速成型和可回收利用的優(yōu)勢倍受重視。將增強材料和熱塑性樹脂預(yù)先制成半成品板材，再將它剪裁成坯料，模壓或沖壓成各種制品。這種半成品稱為增強熱塑性塑料片材(ReinforcedThermoplasticsSheet,RTPS)。最常見的是玻璃纖維氈增強熱塑性塑料(GlassMatReinforcedThermoplastics)，即GMT，約占RTPS的90%。增強熱塑性塑料片材（RTPS）與熱固性復(fù)合材料相比24GMT及其特點

GMT概念

利用連續(xù)或短切玻璃纖維針刺氈和熱塑性樹脂（如聚丙烯）復(fù)合而成的一種高強、質(zhì)輕增強熱塑性復(fù)合材料?？苫厥绽?，節(jié)能、環(huán)保。

GMT特點與金屬板材比，質(zhì)輕、耐腐蝕、隔熱、隔音、絕緣性好。與SMC比，儲存期長、成型周期短、回收利用、無污染、沖擊韌性高。與短纖維增強熱塑性復(fù)合材料比，GMT強度高，剛性好，抗蠕變性能好，使用壽命長，制品尺寸穩(wěn)定性好。GMT及其特點GMT概念25RTPS的制造方法懸浮沉積工藝

將玻璃纖維、熱塑性樹脂粉末、懸浮助劑和水一起攪拌形成均勻懸浮液，通過流漿箱、成形網(wǎng)，濾出水后形成濕片，再經(jīng)干燥、粘結(jié)、壓軋成為增強熱塑片材。流態(tài)化床法

先將粉末樹脂放入孔床中，再通入空氣使粉末樹脂流態(tài)化。然后使分散的纖維從容器中通過，于是玻纖周圍附著粉末樹脂。附著樹脂的玻纖通過切斷器被切成定長，降落在輸送網(wǎng)帶上，通過熱軋區(qū)和冷卻區(qū)后制成增強熱塑性片材。熔融浸漬工藝靜電吸附法RTPS的制造方法懸浮沉積工藝26熔融浸漬工藝制造GMT簡圖PPPPPP熱固結(jié)玻纖氈玻纖氈熔融浸漬工藝制造GMT簡圖PPPPPP熱固結(jié)玻纖氈玻纖氈27靜電吸附法制造RTPS簡圖熱軋區(qū)冷卻區(qū)吸附玻纖薄膜卷材熱塑性樹脂薄膜1.靜電磨擦輥；2.玻璃纖維；3.靜電發(fā)生器1112223靜電吸附法制造RTPS簡圖熱軋區(qū)冷卻區(qū)吸附玻纖薄膜卷材熱塑性28GMT產(chǎn)品及應(yīng)用

南京原絲無紡氈復(fù)合片材有限公司()GMT產(chǎn)品及應(yīng)用南京原絲無紡氈復(fù)合片材有限公司(http295.2復(fù)合材料制品成型工藝5.2.1手糊工藝5.2.2模壓成型工藝5.2.3RTM成型工藝5.2.4噴射成型工藝5.2.5連續(xù)纏繞成型工藝5.2.6拉擠成型工藝5.2.7擠出成型工藝5.2.8RRIM成型工藝5.2復(fù)合材料制品成型工藝5.2.1手糊工藝30手糊成型工藝—流程制品固化檢驗增強材料準(zhǔn)備手糊成型脫膜模具準(zhǔn)備后處理樹脂膠液配制涂脫膜劑手糊成型工藝—流程制品固化檢驗增強材手糊成型脫膜模具31手糊成型工藝—生產(chǎn)準(zhǔn)備

場地

要求清潔、干燥、通風(fēng)良好，空氣溫度保持在15～35℃之間，后加工整修段，要有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。模具準(zhǔn)備

清理、組裝、涂脫模劑等。樹脂膠液配制防止膠液中混入氣泡；配膠量不能過多，每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。增強材料準(zhǔn)備

按設(shè)計要求選擇增強材料的種類和規(guī)格。手糊成型工藝—生產(chǎn)準(zhǔn)備場地32手糊成型工藝—糊制與固化鋪層糊制

①干法鋪層：先將預(yù)浸料裁剪成坯料，加熱軟化，一層一層緊貼在模具上，排除層間氣泡。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。②濕法鋪層：直接在模具上將增強材料浸膠，一層一層緊貼在模具上，消除氣泡。一般手糊工藝多用此法鋪層。手糊工具

有羊毛輥、豬鬃輥、螺旋輥及電鋸、電鉆、打磨拋光機等。固化（硬化和熟化）

硬化：從凝膠到硬化一般要24h，固化度達(dá)50%～70%，可以脫模。熟化：室溫下固化1～2周才能使制品具有力學(xué)強度，固化度達(dá)85%以上。加熱可促進(jìn)熟化過程，聚酯玻璃鋼，80℃加熱3h。手糊成型工藝—糊制與固化鋪層糊制33手糊成型工藝—脫模和修整脫模

①頂出脫模在模具上預(yù)埋頂出裝置，脫模時轉(zhuǎn)動螺桿，將制品頂出。②壓力脫模模具上留有壓縮空氣或水入口，脫模時將壓縮空氣或水（0.2MPa）壓入模具和制品之間，同時用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。③大型制品脫模借助千斤頂、吊車和硬木楔等工具。④復(fù)雜制品脫模

在模具上糊制二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上繼續(xù)糊制到設(shè)計厚度，固化后很容易脫下來。修整①尺寸修整成型后的制品，按設(shè)計尺寸切去多余部分；②缺陷修補包括穿孔修補，氣泡、裂縫修補，破孔補強等。手糊成型工藝—脫模和修整脫模34手糊成型工藝特點優(yōu)點適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡單、投資少、設(shè)備折舊費低。工藝簡便。易于滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，可在產(chǎn)品不同部位任意增補增強材料。制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。缺點生產(chǎn)效率低，勞動強度大，勞動衛(wèi)生條件差。產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。產(chǎn)品力學(xué)性能較低。手糊成型工藝特點優(yōu)點355.2.2模壓成型工藝流程模具預(yù)熱稱模壓料預(yù)熱和預(yù)成型涂脫膜劑裝膜壓制脫膜輔助加工后處理檢驗成品壓制前準(zhǔn)備壓制溫度和壓力是壓制階段的關(guān)鍵控制參數(shù)，視制品厚度、物料稠度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素，SMC模塑料的成型溫度在120~170oC，壓力1.5~21.0MPa。5.2.2模壓成型工藝流程模具預(yù)熱稱模壓料預(yù)熱和涂脫膜劑裝36模壓成型工藝特點將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型。主要優(yōu)點：生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)專業(yè)化和自動化生產(chǎn)；產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；表面光潔，無需二次修飾；能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品；批量生產(chǎn)，價格相對低廉。不足之處：模具制造復(fù)雜，投資較大，適合于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品。隨著金屬加工技術(shù)、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進(jìn)，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發(fā)展，目前已能生產(chǎn)大型汽車部件、浴盆、整體衛(wèi)生間組件等。模壓成型工藝特點將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加375.2.3

RTM成型工藝

樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM（ResinTransferMolding），是手糊成型工藝改進(jìn)的一種閉模成型技術(shù)。RTM成型技術(shù)的特點

制造兩面光潔制品；成型效率高，適合生產(chǎn)中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品；RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；增強材料任意方向鋪放，容易實現(xiàn)按制品受力狀況鋪放增強材料；原材料及能耗少；建廠投資少，上馬快。RTM技術(shù)適用范圍

廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域：汽車殼體及部件、螺旋漿、風(fēng)力發(fā)電機葉片（8.5m長）、天線罩、機器罩、游泳池板、電話亭、電線桿、小型游艇等。5.2.3RTM成型工藝樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM（385.2.4噴射成型工藝將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的樹酯分別從噴槍外圍噴出，同時將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當(dāng)沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化成型。

優(yōu)點用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產(chǎn)效率比手糊的高2～4倍；整體性好、無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，耐腐蝕、滲漏；產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。

缺點樹脂含量高，制品強度低；產(chǎn)品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。5.2.4噴射成型工藝將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的樹酯分別從噴槍395.2.5連續(xù)纏繞成型工藝

纏繞成型工藝是將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維（或布帶、預(yù)浸紗）按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。干法纏繞

干法纏繞是采用經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。預(yù)浸紗、帶專業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)格控制樹脂含量（2%以內(nèi)）、預(yù)浸紗質(zhì)量；能夠準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品質(zhì)量；生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100～200m/min；纏繞機清潔，勞動衛(wèi)生條件好。纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，投資較大；制品的層間剪切強度較低。5.2.5連續(xù)纏繞成型工藝?yán)p繞成型工藝是將浸過樹脂膠40連續(xù)纏繞成型工藝

濕法纏繞

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。成本比干法纏繞低40%；產(chǎn)品氣密性好，因纏繞張力使多余樹脂膠液將氣泡擠出，填滿空隙；纖維排列平行度好；纖維上的樹脂膠液，可減少纖維磨損；生產(chǎn)效率高（達(dá)200m/min）。樹脂浪費大，操作環(huán)境差；含膠量及成品質(zhì)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，在纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設(shè)備，將浸膠紗中的溶劑除去。連續(xù)纏繞成型工藝濕法纏繞41連續(xù)纏繞成型工藝流程膠液配制芯膜制造縱、環(huán)向纏繞膠紗紗錠紗團(tuán)浸膠烘干張力控制固化加熱粘流縱、環(huán)向纏繞絡(luò)紗集束張力控制脫膜打磨、噴漆成品濕法纏繞干法纏繞連續(xù)纏繞成型工藝流程膠液配制芯膜制造縱、環(huán)膠紗紗錠紗團(tuán)浸膠烘42連續(xù)纏繞成型工藝優(yōu)、缺點纖維纏繞成型的優(yōu)點

①能夠按產(chǎn)品的受力狀況設(shè)計纏繞規(guī)律，能充分發(fā)揮纖維的強度；②比強度高：同等條件纖維纏繞壓力容器比鋼質(zhì)容器重量減輕40～60%；③可靠性高：纖維纏繞制品易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，精確；④生產(chǎn)效率高：自動化生產(chǎn)，操作工人少，纏繞速度快（200m/min）；⑤成本低：在同一產(chǎn)品上，可合理配選若干種材料（包括樹脂、纖維和內(nèi)襯），使其再復(fù)合，達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。纏繞成型的缺點①纏繞成型適應(yīng)性小，不能纏任意結(jié)構(gòu)形式的制品；②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(shù)工人，需要的投資大，技術(shù)要求高，只有大批量生產(chǎn)時才能降低成本，才能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。連續(xù)纏繞成型工藝優(yōu)、缺點纖維纏繞成型的優(yōu)點435.2.6拉擠成型工藝

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)不斷地生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材。最適于生產(chǎn)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）和空腹型材（門窗、葉片）等。優(yōu)點①生產(chǎn)過程完全實現(xiàn)自動化控制，生產(chǎn)效率高；②纖維含量可高達(dá)80%，能充分發(fā)揮增強材料的作用，產(chǎn)品強度高；③制品縱、橫向強度可調(diào)整，可滿足不同力學(xué)性能制品的使用要求；④生產(chǎn)過程中無邊角廢料，產(chǎn)品不需后加工，故省工，省料，省能耗；⑤制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，長度可任意切斷。缺點產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材，且橫向強度不高。

5.2.6拉擠成型工藝將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、445.2.7擠出成型工藝

擠出成型是熱塑性復(fù)合材料制品生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的工藝之一。其主要特點是生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)效率高，設(shè)備簡單，技術(shù)容易掌握等。擠出成型工藝主要用于生產(chǎn)管、棒、板及異型斷面型等產(chǎn)品。增強塑料管、玻纖增強門窗異型斷面型材，在我國有很大市場。其中FRTP管的擠出工藝流程如圖5-16（教材P117）5.2.7擠出成型工藝擠出成型是熱塑性復(fù)合材料制品生產(chǎn)455.2.8

RRIM成型工藝反應(yīng)注射成型

RIM(ReactionInjectionMoulding)

由低粘度高活性的原料，經(jīng)過高壓碰撞混合，在模腔中發(fā)生聚合反應(yīng)，直接固化成型為塑件的特殊注射成型方法。因熱固性樹脂液態(tài)單體的聚合、聚合物的造型、定型在一個流程中完成，也稱為“一步法”注射技術(shù)優(yōu)勢

成型工藝過程簡化；液態(tài)物粘度低，充模壓力和鎖模壓力都很低，能源消耗低；塑件的性能可從硬性體到類似橡膠狀的彈性制品；模具的再現(xiàn)性高，可清晰地呈現(xiàn)木紋和皮革紋等；塑件密度小，卻具有很高的力學(xué)強度；塑件有整體性表層結(jié)構(gòu)，耐腐蝕，且可以著色；適合成型大面積、薄壁和形狀復(fù)雜的注射制品，表面無熔接縫；成型設(shè)備和摸具的造價低5.2.8RRIM成型工藝反應(yīng)注射成型RIM(Re46增強反應(yīng)注射成型（RRIM）工藝是利用高壓沖擊來混合兩種物料及短纖維增強材料，并將其注射到模腔內(nèi)，經(jīng)快速固化反應(yīng)形成制品的一種成型方法?；觳ＡЮw維的多元醇漿料通過管路經(jīng)高壓量筒送入混合頭的一端；混有玻璃纖維的異氰酸酯漿料經(jīng)過另一管路和高壓量筒注入混合頭的另一端?；旌项^關(guān)鎖時兩種組分相互不接觸，分別在各自管路中循環(huán)?；旌项^一經(jīng)開啟，兩種漿料各自通過一狹小噴嘴，以高速和高湍流度的射流狀噴出，同時發(fā)生碰撞接觸、均勻混合，并在瞬間注人模腔中。即兩種漿料碰撞混合后立即發(fā)生聚合反應(yīng)，約在28s內(nèi)充滿模腔，

完成制品的注塑（包括注射、聚合、脫模及模具準(zhǔn)備在內(nèi)的整個生產(chǎn)周期約需要2min，其中模具準(zhǔn)備時間占一半以上）增強反應(yīng)注射成型（RRIM）工藝是利用高壓沖擊來混合475.3復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝5.3.2蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝5.3.3泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝5.3.1制品結(jié)構(gòu)及性能特點5.3復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝5.3.2蜂窩夾層結(jié)構(gòu)485.3.1制品結(jié)構(gòu)及性能特點

夾層結(jié)構(gòu)：高強度面板和輕質(zhì)夾芯組成的一種結(jié)構(gòu)形式夾層結(jié)構(gòu)（按夾芯形式）：蜂窩夾層、泡沫塑料夾層面板：金屬或非金屬及其任意復(fù)合蜂窩夾芯：玻璃布、絕緣紙、nomex紙、鋁箔等等泡沫塑料：PS、PVC、聚氨酯等等

夾層結(jié)構(gòu)的性能特點：絕熱、隔音、抗震，良好的高頻介電性能；質(zhì)量輕，強度、剛度大。5.3.1制品結(jié)構(gòu)及性能特點夾層結(jié)構(gòu)：高強度495.3.2蜂窩結(jié)構(gòu)材料起源于仿生學(xué)，應(yīng)航空航天科技的特殊需要發(fā)展起來。1974年，Boeing747率先使用非金屬的蜂窩復(fù)合板作為飛機地板。蜂窩復(fù)合材料已在飛機、火箭及太空飛船等航天器上得到廣泛使用。

蜂窩復(fù)合板材（由很薄的人造板、紙板與再生紙蜂窩芯粘結(jié)制成）作為裝飾材料大量使用。蜂窩紙板作為一種結(jié)構(gòu)優(yōu)良、價廉物美的新型“綠色包裝材料”，廣泛用于替代木制包裝材料和泡沫塑料緩沖材料，蜂窩芯材僅占實心材料重量的1~5%左右，例如使用1噸的紙蜂窩復(fù)合材料，可以替代使用30~50立方米的木材。5.3.2蜂窩結(jié)構(gòu)材料起源于仿生學(xué)，應(yīng)航空航天科技的特殊需50蜂窩結(jié)構(gòu)材料示例蜂窩的強度由選用的原材料和蜂窩幾何形狀決定，根據(jù)平面投影幾何形狀，蜂窩夾芯材料可分為六邊形、菱形、矩形、正弦曲線形和有加強帶六邊形等。在這些蜂窩夾芯材料中，以加強帶六邊形強度最高，正方形蜂窩次之。由于正六邊形蜂窩制造簡單，用料省，強度也較高，故應(yīng)用最廣。蜂窩結(jié)構(gòu)材料示例蜂窩的強度由選用的原材料和蜂窩幾何形狀決定，51紙蜂窩夾層板材和蜂窩紙板紙蜂窩夾層板材和蜂窩紙板52高性能芳綸紙（Nomex）蜂窩

采用聚間苯二甲胺纖維制成的仿生型蜂窩芯材，具有突出的比剛度（約為鋼的9倍）；優(yōu)良的耐腐蝕性、自熄性、耐環(huán)境性和絕緣性；獨特的回彈性，可吸收振動能量；良好的透電磁波性和高溫穩(wěn)定性；優(yōu)異的工藝性和修復(fù)性。它與復(fù)合材料蒙皮制成的夾層結(jié)構(gòu)在保持剛性的前提下，大大降低了結(jié)構(gòu)的重量，是目前國內(nèi)外飛機及雷達(dá)罩夾層結(jié)構(gòu)使用最多的夾芯材料。高性能芳綸紙（Nomex）蜂窩采用聚間苯二甲53蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

蜂窩夾芯制造

生產(chǎn)玻璃布夾芯材料時，主要采用膠接拉伸法。其工藝過程是先在制造蜂窩芯材的玻璃布上涂膠條，然后重疊粘接成蜂窩疊塊，固化后按需要蜂窩高度切成蜂窩條，經(jīng)拉伸預(yù)成型，最后浸膠，固化定型成蜂窩芯材。涂膠條、重疊粘結(jié)固化切割拉伸蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)蜂窩夾芯制造涂膠條、重疊粘結(jié)固化切割54蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造（濕法和干法）

干法成型

先將蜂窩夾芯和面板作好，再將它們粘接成夾層結(jié)構(gòu)。為保證芯材和面板牢固粘接，在面板上鋪一層薄氈（浸過膠），鋪上蜂窩，加熱加壓，使之固化成一體。該法制造的夾層結(jié)構(gòu)，蜂芯和面板的粘接強度可提高到3MPa以上。干法成型的產(chǎn)品表面光滑、平整，生產(chǎn)過程中每道工序都能及時檢查，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證，但生產(chǎn)周期長。

濕法成型

將處于未固化狀態(tài)的面板和蜂窩夾芯，在模具上一次膠接成型。生產(chǎn)時，先在模具上制好上、下面板，然后將蜂窩條浸膠拉開，放到上、下面板之間，加壓、固化，脫模后修整成產(chǎn)品。濕法成型的產(chǎn)品蜂窩和面板間粘接強度高，生產(chǎn)周期短，最適合于球面、殼體等異形結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，但產(chǎn)品表面質(zhì)量差，生產(chǎn)過程較難控制。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造（濕法和干法）555.3.3泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)原材料

面板材料主要是用玻璃布和樹脂制成的薄板。

粘接劑面板和夾芯材料的粘接劑取決于泡沫塑料種類。

泡沫夾芯材料的優(yōu)勢

防寒、絕熱，隔音性好，質(zhì)量輕，與蒙面粘接面大，能均勻傳遞荷載，抗沖擊性能好等。泡沫塑料制造技術(shù)

生產(chǎn)泡沫塑料的發(fā)泡方法較多，有機械發(fā)泡法、惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法、低沸點液體蒸發(fā)發(fā)泡法、發(fā)泡劑分解放氣發(fā)泡法和原料組分相互反應(yīng)放氣發(fā)泡法等。5.3.3泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)原材料56泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

預(yù)制粘接法

將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預(yù)制粘結(jié)法的優(yōu)點是能適用各種泡沫塑料，工藝簡單，不需要復(fù)雜機械設(shè)備等。其缺點是生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不易保證。

整體澆注成型法

先預(yù)制好夾層結(jié)構(gòu)的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內(nèi)，經(jīng)過發(fā)泡成型和固化處理，使泡沫漲滿腔體，并和殼體粘接成一個整體結(jié)構(gòu)。

連續(xù)成型法適用于生產(chǎn)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)板材。

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)預(yù)制粘接法57GeneralSyntheticRoutetowardFunctional

HollowSphereswithDouble-ShelledStructuresThepotentialapplicationsofhollowspheres,

inparticularthosewithcomplexcore–shellstructures:controlleddeliverysystems,artificialcells,lightweightfillers,catalysis,andasvesselsforconfinedreactionsthesynthesisofsuchcomplexstructures:layer-by-layertemplatingtechniquewereportaone-stepapproachtothesynthesisofhollowsphereswithadouble-shelledcomplexstructurebyusingcommercialpolymerhollowspheresastemplatesM.Yang,J.Ma,C.Zhang.etal.Angew.Chem.Int.Ed.

2005,44,6727.GeneralSyntheticRoutetoward58One-stepapproachtothesynthesisofhollowsphereswithadouble-shelledcomplexstructureOne-stepapproachtothesynth59

Morphologiesofrepresentativetemplatesandtitaniahollowspheresa)SEMandTEM(inset)imagesofunsulfonatedpolymerhollow-spheretemplates.b)SEMandTEM(inset)imagesofthesulfonatedS1(0.5h)templates.Morphologiesofrepresentativ60Morphologiesofrepresentativetemplatesandtitaniahollowspheresc)SEMimageoftitaniacompositehollowspherestemplatedbyS1;theinsetshowsaTEMimageofthecorrespondingdouble-shelledtitaniahollowspheresaftertreatmentwithDMF.d)Cross-sectionalTEMimagesofultramicrotomedtitaniahollowspheresbeforeandafter(inset)treatmentwithDMF.Morphologiesofrepresentative61Morphologiesofrepresentativetemplatesandtitaniahollowspherese)SEMimageoftitaniacompositehollowspherestemplatedbyS2(2h);theinsetshowsacross-sectionalTEMimageofthecompositehollowspheresaftertreatmentwithDMF.f)SEMimageoftitaniacompositehollowspherestemplatedbyS3(4h);theinsetshowsaTEMimageofthecorrespondingtitaniahollowspheresaftertreatmentwithDMF.Morphologiesofrepresentative62InConclusionwehavedemonstratedaone-stepmethodforthesynthesisofdouble-shelledcompositehollowspheresbyusingsulfonatedhollowspheresastemplates.Controlledsulfonationallowsthesynthesisoftemplateswithtunablethicknessofthesulfonatedouterlayer,sulfonatedinnerlayer,andunsulfonatedmiddlelayer.Thesulfonationprocessgiveslayerswithsulfonicacidgroupsthatallowtheformationofawidevarietyoffunctionalcomposites.Thisresearchprovidesanovelandefficientapproachtothesynthesisofvariousdouble-shelledfunctionalspheresformanyimportantapplications.InConclusionwehavedemonstra63

MultiscaleNanopatternsTemplatedfromTwo-DimensionalAssembliesofPhotoresistParticlesPhotolithographypreciselytransfersmultiscalepatterns,thefeaturesizeofthesepatternsisrestrictedbydiffraction-limitedresolutionscales.Colloidallithography(CL)usesself-assembledarraysofcolloidalparticlesassacrificialmasks,andvariousfunctionalmaterialsaredepositedthroughtheinterstitialporesbetweentheparticles.AdirectmethodhasbeensuccessfullydemonstratedbyJiangetal.usingaselfassembledtemplateofsphericalcolloids,whichcontainsphotocrosslinkablemonomersattheinterstices,andasubsequentphotolithographicprocess.Here,wereportanalternativephotolithography-assistedCLwithphotocrosslinkablecolloidalparticles.S.-M.Yang,J.H.Moon,S.G.Jang,J.-M.Lim.Adv.Mater.2005,17,2562.MultiscaleNanopatternsTe64SchematicdiagramofCLusingphotoresistparticlesRIE:reactive-ionetchingSchematicdiagramofCLusing65OpticalmicroscopyandSEMimagesa)Opticalmicroscopeimageofa(gold-coated)patternednanoscaleholearrayfabricatedbycolloidallithographyandsubsequentsilicadeposition.b)SEMimageofthenanopatternedholearrays.c)SEMimageofasingledomainofnanometersizeholearrays.d)MagnifiedSEMimageofasingledomainofananopatternedholearray.Theinsetshowsacross-sectionalviewofthenanopatternedholearray.OpticalmicroscopyandSEMima66InConclusionThepresenttechniqueproducesaspatiallyorganizedmaskwithmultiplelengthscalesforcolloidallithography.Assuch,variousfunctionalmaterialscanbedepositedthroughthesemultiscalecolloidalmasks,fabricatingnanopatternedsubstrates,whichareofpracticalsignificanceinawiderangeofapplicationsfrombiosensorstooptoelectronicdevices.InConclusionThepresentte67第六次作業(yè)什么是分子復(fù)合材料（MolecularComposites）？請介紹其結(jié)構(gòu)特征、性能特點、制造方法及發(fā)展趨勢。第六次作業(yè)什么是分子復(fù)合材料（MolecularCompo685聚合物基復(fù)合材料工藝半成品的制備熱塑性塑料粒料熱固性模塑料連續(xù)纖維預(yù)浸料增強熱塑性塑料片材復(fù)合材料成型工藝手糊工藝模壓成型工藝RTM成型工藝噴射成型工藝連續(xù)纏繞成型工藝?yán)瓟D成型工藝擠出成型工藝RRIM工藝模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）制品成型工藝復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制品成型工藝5聚合物基復(fù)合材料工藝半熱塑性塑料粒料復(fù)手糊工藝模塑粉制品695.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑705.1.1顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法

工藝流程：原料準(zhǔn)備初混合塑煉造粒粒料原料準(zhǔn)備

包括過濾、吸磁、干燥、研磨、稱量、預(yù)熱等初混合

在聚合物熔融溫度以下、較緩和的剪切力作用，用捏合機、高速混合機等設(shè)備將物料按順序加入、混合均勻。塑煉

在高于樹脂熔融溫度和較大的剪切力作用下，在雙滾筒煉膠機、密煉機、單螺桿擠出機等設(shè)備使物料熱熔、剪切混合達(dá)到適當(dāng)?shù)娜彳浂群涂伤苄?，同時除去揮發(fā)物。造粒5.1.1顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法工藝流程：原715.1.1長纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法普遍采用電纜包覆式生產(chǎn)工藝：樹脂干燥熔融擠出包覆機頭冷卻牽引成條送絲機構(gòu)切粒粒料干燥包裝優(yōu)點：連續(xù)化生產(chǎn)，速度快；粒料質(zhì)量高；勞動保護(hù)好。缺點：樹脂包覆不良，粒料硬度不高，僅適宜于螺桿式注射機成型。5.1.1長纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法普遍采用電纜包72雙螺桿排氣式擠出機混合法1.計量帶式給料器；2.熱塑性塑料；3.玻璃纖維粗紗；4.排氣；5.條模；6.水浴；7.條料切粒機雙螺桿排氣式擠出機混合法1.計量帶式給料器；2.熱塑性塑料；735.1.1短纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法

優(yōu)點：連續(xù)化生產(chǎn)；外觀尚佳、質(zhì)地致密，成型加工性和表面平滑性好，用柱塞式和螺桿式注射成型機均可成型；勞動保護(hù)好。

缺點：

對設(shè)備及設(shè)備材質(zhì)要求高，噪音大。樹脂干燥纖維短切初混合擠出+切粒粒料干燥稱量包裝

該法是為解決高熔融粘度樹脂的長纖維粒料因纖維在樹脂中分散不好易引起制品性能和外觀不良而開發(fā)，其工藝流程如下：5.1.1短纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法優(yōu)點：樹脂干74“排氣回擠造粒法”雙階排氣式擠出機1.料斗；2.料筒；3.螺桿；4.節(jié)流閥；5.排氣口；6.真空表；7.機頭；8.口模；9.柵板；10.真空泵；11.冷凝器“排氣回擠造粒法”雙階排氣式擠出機1.料斗；2.料筒；3.螺755.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑76模塑粉的制造方法

由微粒添加劑與合成樹脂復(fù)合而成的粉狀熱固性塑料粉稱為模塑粉，它包括壓塑粉和注塑粉。應(yīng)用最廣的是線型酚醛樹脂壓塑粉（電木粉）。其制造方法通常有干法和濕法，其中干法輥壓工藝流程如下：原料準(zhǔn)備干混合粉碎熱輥壓并批包裝干混合：按加料順序加料，在球磨機、Z形捏合機、圓柱形轉(zhuǎn)筒等設(shè)備上混合。熱輥壓：關(guān)鍵工序，一般在雙輥機上進(jìn)行，輥壓溫度和時間是主要工藝控制指標(biāo)。如生產(chǎn)電木粉時，低溫輥的溫度為70-110oC、

高溫輥的溫度為90-130oC。模塑粉的制造方法由微粒添加劑與合成樹77短纖維增強熱固性模塑料的制造方法

根據(jù)纖維和樹脂的不同，主要方法有預(yù)混法、預(yù)浸法、浸氈法和擠出法。配膠纖維預(yù)處理添加劑準(zhǔn)備浸漬與混合撕松烘干并批++

預(yù)混法工藝流程預(yù)浸法工藝流程粗紗準(zhǔn)備、熱處理樹脂配膠紗細(xì)浸漬切割烘干存放+

纖維松散、無定向，流動性好，宜做復(fù)雜的小型模壓制品。但纖維強度損失較大，模塑料的質(zhì)量不均勻，勞動條件差。

纖維緊密、成束狀，纖維強度損失較小，質(zhì)量均勻，可制造較復(fù)雜的高強度模壓制品，機械化程度較高，勞動強度小。但日產(chǎn)量比預(yù)混法小，只適宜于連續(xù)纖維制品。短纖維增強熱固性模塑料的制造方法根據(jù)纖維78短纖維增強熱固性模塑料的制造方法浸氈法工藝流程紗線準(zhǔn)備切割蓬松樹脂配制烘干成品撒氈復(fù)合浸膠

該法與預(yù)浸法工藝大體相同，不同點在于：先將短切纖維均勻鋪灑在玻璃底布上，再用玻璃面布覆蓋，然后使夾層浸膠。擠出法用螺桿擠出機生產(chǎn)玻璃纖維模塑料，克服了浸漬法使用大量有機溶劑的缺點，改善了生產(chǎn)條件，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)自動化程度高。不足的是纖維被磨損、剪斷的情況較嚴(yán)重。該法適用于生產(chǎn)過程中不需排放低分子揮發(fā)物的玻璃纖維模塑料。短纖維增強熱固性模塑料的制造方法浸氈法工藝流程紗線準(zhǔn)備切割蓬79

片狀模塑(壓)料（SMC）片狀模塑料(SMC)

樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋PE薄膜而成的片狀模塑料。

應(yīng)用最廣泛的成型材料之一。主要原料:不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、低收縮劑、填料等。SMC視用途和要求又發(fā)展出一系列新品種，如BMC、TMC、HMC等。團(tuán)狀模塑料(BMC)

組成與SMC相似，可用于模壓和擠出成型;纖維含量較低，纖維較短（6～18mm），填料含量大;制品強度比SMC低，適合于壓制小型制品，而SMC適合于大型薄壁制品。片狀模塑(壓)料（SMC）片狀模塑料(SMC80片狀模塑(壓)料（SMC）厚片狀模塑料（TMC）

組成和制作與SMC相似，厚達(dá)50mm。厚度大，玻璃纖維能隨機分布，改善了樹脂對纖維的浸潤性?？梢圆捎米⑸浜蛡鬟f成型。高強度模塑料（HMC和XMC）

主要用于制造汽車部件。HMC中填料少，采用短切玻纖，65%左右，定向分布；具有極好的流動性和成型表面，其制品強度約是SMC制品強度的3倍。XMC不含填料，采用定向連續(xù)纖維，含量達(dá)70%～80%。片狀模塑(壓)料（SMC）厚片狀模塑料（TMC）81片狀模塑料（SMC）的特點重現(xiàn)性好，不受操作者和外界條件的影響；操作處理方便，操作環(huán)境清潔、衛(wèi)生，改善了勞動條件；流動性好，可成型為異形制品；模壓工藝對溫度和壓力要求不高，可變范圍大，可大幅度降低設(shè)備和模具費用；纖維長度40～50mm，質(zhì)量均勻性好，適宜于壓制截面變化不大的大型薄壁制品；制品表面光潔度高，添加低收縮劑后，表面質(zhì)量更為理想；生產(chǎn)效率高，成型周期短，易于實現(xiàn)全自動機械化操作，生產(chǎn)成本相對較低。片狀模塑料（SMC）的特點重現(xiàn)性好，不受操作者和外界條件的影82SMC制造的工藝流程

SMC生產(chǎn)主要包括樹脂糊制備、上糊操作、纖維切割沉降及浸漬、樹脂稠化等過程，其工藝流程圖如下：樹脂固化劑填料低收縮添加劑稠化包裝沉降浸漬收卷紗線切割樹脂糊制備薄膜其它增稠劑SMC成型機SMC制造的工藝流程SMC生產(chǎn)主要包括樹脂糊制備、上83片狀模塑料（SMC）的制造工藝樹脂糊的制備及上糊操作

間歇法：①將不飽和聚酯和苯乙烯倒入配料釜中，攪拌均勻；②加入引發(fā)劑，混勻；③加入增稠劑和脫模劑；④低速攪拌下加入填料和低收縮添加劑；⑤在各組分分散完后，停止攪拌，靜置待用。連續(xù)法:將SMC配方中的樹脂糊分為兩分，即增稠劑、脫模劑、部分填料和苯乙烯為一份，其余組分為另一份，分別計量，混勻后送入SMC機組上的相應(yīng)貯料容器內(nèi)，由管路計量泵進(jìn)入靜態(tài)混合器，混勻后輸送到SMC機組的上糊區(qū)，再涂布到聚乙烯薄膜上。片狀模塑料（SMC）的制造工藝樹脂糊的制備及上糊操作84片狀模塑料（SMC）的制造工藝浸漬和壓實

已涂布樹脂糊的下承載薄膜在機組牽引下進(jìn)入短切玻璃纖維沉降室，短切玻璃纖維均勻沉降在樹脂糊上，達(dá)到要求的沉降量后，隨傳動裝置離開沉降室，并和涂布有樹脂糊的上承載薄膜相疊合，然后經(jīng)過輥陣中，在張力和輥的作用下，下、上承載薄膜將樹脂糊和短切玻璃纖維緊緊壓在一起，經(jīng)過多次反復(fù)，使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡，形成密實而均勻的連續(xù)SMC片料。片狀模塑料（SMC）的制造工藝浸漬和壓實85SMC成型設(shè)備玻璃纖維氈制片機帶式制片機組輥式制片機組鼓輪式制片機1234567891011低部PE薄膜頂部PE薄膜樹脂糊樹脂糊割刀割刀粗紗切割器粗紗壓緊輥中空鋼鼓輪SMC成品SMC成型設(shè)備玻璃纖維氈制片機1234567891011低部86SMC的典型配方類型配方一般型耐腐蝕型低收縮型配比樹脂鄰苯二甲酸型100間苯二甲酸型100鄰苯二甲酸型10065~75%引發(fā)劑PhCO3Bu-t1PhCO3Bu-t1PhCO3Bu-t1低收縮劑熱塑性聚合物0-10-熱塑性聚合物25-40填料CaCO3

70-120BaSO460-80CaCO3120-180內(nèi)脫膜劑硬脂酸鉛1-2硬脂酸鉛1-2硬脂酸鉛1-2增稠劑MgO或Ca(OH)2

1-2MgO或Ca(OH)2

0.5-2MgO或Ca(OH)2

1-2顏料2-5--阻聚劑少量少量少量玻璃纖維

25~35%SMC的典型配方類型一般型875.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑885.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造溶液浸漬法（如圖）：

生產(chǎn)工藝：各組分溶解到溶劑+纖維→烘干（除溶劑）→按需切割熱熔浸漬法和膠膜輾壓法

熔融法：

熔融樹脂(加隔離紙)→涂于纖維上→纖維另一面附一層隔離紙→壓實輥→收卷。

膠膜法：與熔融法類似，差別在于樹脂是形成膠膜，而非熔融流出。粉末法制備預(yù)浸料粉末靜電法：在連續(xù)纖維表面沉積帶電樹脂粉末，用輻射加熱方法使聚合物粉末永久的粘附在纖維上。

粉末懸浮法：

①水懸法：水中懸浮的樹脂顆粒粘附到連續(xù)運動的纖維上；

②氣懸?。杭?xì)度為10～20μm聚合物顆粒在硫化床中懸浮。5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造溶液浸漬法（如圖）：

89連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造連續(xù)纖維預(yù)浸料的制造905.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料5.1.2熱固性模塑料5.1.3連續(xù)纖維預(yù)浸料5.1.4增強熱塑性塑料片材模塑粉短纖維增強熱固性模塑料片狀模塑料（SMC）5.1復(fù)合材料半成品制造工藝5.1.1熱塑性塑料粒料模塑91增強熱塑性塑料片材（RTPS）

與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料以其良好韌性、快速成型和可回收利用的優(yōu)勢倍受重視。將增強材料和熱塑性樹脂預(yù)先制成半成品板材，再將它剪裁成坯料，模壓或沖壓成各種制品。這種半成品稱為增強熱塑性塑料片材(ReinforcedThermoplasticsSheet,RTPS)。最常見的是玻璃纖維氈增強熱塑性塑料(GlassMatReinforcedThermoplastics)，即GMT，約占RTPS的90%。增強熱塑性塑料片材（RTPS）與熱固性復(fù)合材料相比92GMT及其特點

GMT概念

利用連續(xù)或短切玻璃纖維針刺氈和熱塑性樹脂（如聚丙烯）復(fù)合而成的一種高強、質(zhì)輕增強熱塑性復(fù)合材料?？苫厥绽?，節(jié)能、環(huán)保。

GMT特點與金屬板材比，質(zhì)輕、耐腐蝕、隔熱、隔音、絕緣性好。與SMC比，儲存期長、成型周期短、回收利用、無污染、沖擊韌性高。與短纖維增強熱塑性復(fù)合材料比，GMT強度高，剛性好，抗蠕變性能好，使用壽命長，制品尺寸穩(wěn)定性好。GMT及其特點GMT概念93RTPS的制造方法懸浮沉積工藝

將玻璃纖維、熱塑性樹脂粉末、懸浮助劑和水一起攪拌形成均勻懸浮液，通過流漿箱、成形網(wǎng)，濾出水后形成濕片，再經(jīng)干燥、粘結(jié)、壓軋成為增強熱塑片材。流態(tài)化床法

先將粉末樹脂放入孔床中，再通入空氣使粉末樹脂流態(tài)化。然后使分散的纖維從容器中通過，于是玻纖周圍附著粉末樹脂。附著樹脂的玻纖通過切斷器被切成定長，降落在輸送網(wǎng)帶上，通過熱軋區(qū)和冷卻區(qū)后制成增強熱塑性片材。熔融浸漬工藝靜電吸附法RTPS的制造方法懸浮沉積工藝94熔融浸漬工藝制造GMT簡圖PPPPPP熱固結(jié)玻纖氈玻纖氈熔融浸漬工藝制造GMT簡圖PPPPPP熱固結(jié)玻纖氈玻纖氈95靜電吸附法制造RTPS簡圖熱軋區(qū)冷卻區(qū)吸附玻纖薄膜卷材熱塑性樹脂薄膜1.靜電磨擦輥；2.玻璃纖維；3.靜電發(fā)生器1112223靜電吸附法制造RTPS簡圖熱軋區(qū)冷卻區(qū)吸附玻纖薄膜卷材熱塑性96GMT產(chǎn)品及應(yīng)用

南京原絲無紡氈復(fù)合片材有限公司()GMT產(chǎn)品及應(yīng)用南京原絲無紡氈復(fù)合片材有限公司(http975.2復(fù)合材料制品成型工藝5.2.1手糊工藝5.2.2模壓成型工藝5.2.3RTM成型工藝5.2.4噴射成型工藝5.2.5連續(xù)纏繞成型工藝5.2.6拉擠成型工藝5.2.7擠出成型工藝5.2.8RRIM成型工藝5.2復(fù)合材料制品成型工藝5.2.1手糊工藝98手糊成型工藝—流程制品固化檢驗增強材料準(zhǔn)備手糊成型脫膜模具準(zhǔn)備后處理樹脂膠液配制涂脫膜劑手糊成型工藝—流程制品固化檢驗增強材手糊成型脫膜模具99手糊成型工藝—生產(chǎn)準(zhǔn)備

場地

要求清潔、干燥、通風(fēng)良好，空氣溫度保持在15～35℃之間，后加工整修段，要有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。模具準(zhǔn)備

清理、組裝、涂脫模劑等。樹脂膠液配制防止膠液中混入氣泡；配膠量不能過多，每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。增強材料準(zhǔn)備

按設(shè)計要求選擇增強材料的種類和規(guī)格。手糊成型工藝—生產(chǎn)準(zhǔn)備場地100手糊成型工藝—糊制與固化鋪層糊制

①干法鋪層：先將預(yù)浸料裁剪成坯料，加熱軟化，一層一層緊貼在模具上，排除層間氣泡。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。②濕法鋪層：直接在模具上將增強材料浸膠，一層一層緊貼在模具上，消除氣泡。一般手糊工藝多用此法鋪層。手糊工具

有羊毛輥、豬鬃輥、螺旋輥及電鋸、電鉆、打磨拋光機等。固化（硬化和熟化）

硬化：從凝膠到硬化一般要24h，固化度達(dá)50%～70%，可以脫模。熟化：室溫下固化1～2周才能使制品具有力學(xué)強度，固化度達(dá)85%以上。加熱可促進(jìn)熟化過程，聚酯玻璃鋼，80℃加熱3h。手糊成型工藝—糊制與固化鋪層糊制101手糊成型工藝—脫模和修整脫模

①頂出脫模在模具上預(yù)埋頂出裝置，脫模時轉(zhuǎn)動螺桿，將制品頂出。②壓力脫模模具上留有壓縮空氣或水入口，脫模時將壓縮空氣或水（0.2MPa）壓入模具和制品之間，同時用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。③大型制品脫模借助千斤頂、吊車和硬木楔等工具。④復(fù)雜制品脫模

在模具上糊制二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上繼續(xù)糊制到設(shè)計厚度，固化后很容易脫下來。修整①尺寸修整成型后的制品，按設(shè)計尺寸切去多余部分；②缺陷修補包括穿孔修補，氣泡、裂縫修補，破孔補強等。手糊成型工藝—脫模和修整脫模102手糊成型工藝特點優(yōu)點適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡單、投資少、設(shè)備折舊費低。工藝簡便。易于滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，可在產(chǎn)品不同部位任意增補增強材料。制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。缺點生產(chǎn)效率低，勞動強度大，勞動衛(wèi)生條件差。產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。產(chǎn)品力學(xué)性能較低。手糊成型工藝特點優(yōu)點1035.2.2模壓成型工藝流程模具預(yù)熱稱模壓料預(yù)熱和預(yù)成型涂脫膜劑裝膜壓制脫膜輔助加工后處理檢驗成品壓制前準(zhǔn)備壓制溫度和壓力是壓制階段的關(guān)鍵控制參數(shù)，視制品厚度、物料稠度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素，SMC模塑料的成型溫度在120~170oC，壓力1.5~21.0MPa。5.2.2模壓成型工藝流程模具預(yù)熱稱模壓料預(yù)熱和涂脫膜劑裝104模壓成型工藝特點將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型。主要優(yōu)點：生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)專業(yè)化和自動化生產(chǎn)；產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；表面光潔，無需二次修飾；能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品；批量生產(chǎn)，價格相對低廉。不足之處：模具制造復(fù)雜，投資較大，適合于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品。隨著金屬加工技術(shù)、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進(jìn)，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發(fā)展，目前已能生產(chǎn)大型汽車部件、浴盆、整體衛(wèi)生間組件等。模壓成型工藝特點將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加1055.2.3

RTM成型工藝

樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM（ResinTransferMolding），是手糊成型工藝改進(jìn)的一種閉模成型技術(shù)。RTM成型技術(shù)的特點

制造兩面光潔制品；成型效率高，適合生產(chǎn)中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品；RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；增強材料任意方向鋪放，容易實現(xiàn)按制品受力狀況鋪放增強材料；原材料及能耗少；建廠投資少，上馬快。RTM技術(shù)適用范圍

廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域：汽車殼體及部件、螺旋漿、風(fēng)力發(fā)電機葉片（8.5m長）、天線罩、機器罩、游泳池板、電話亭、電線桿、小型游艇等。5.2.3RTM成型工藝樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM（1065.2.4噴射成型工藝將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的樹酯分別從噴槍外圍噴出，同時將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當(dāng)沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化成型。

優(yōu)點用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產(chǎn)效率比手糊的高2～4倍；整體性好、無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，耐腐蝕、滲漏；產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。

缺點樹脂含量高，制品強度低；產(chǎn)品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。5.2.4噴射成型工藝將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的樹酯分別從噴槍1075.2.5連續(xù)纏繞成型工藝

纏繞成型工藝是將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維（或布帶、預(yù)浸紗）按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。干法纏繞

干法纏繞是采用經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。預(yù)浸紗、帶專業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)格控制樹脂含量（2%以內(nèi)）、預(yù)浸紗質(zhì)量；能夠準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品質(zhì)量；生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100～200m/min；纏繞機清潔，勞動衛(wèi)生條件好。纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，投資較大；制品的層間剪切強度較低。5.2.5連續(xù)纏繞成型工藝?yán)p繞成型工藝是將浸過樹脂膠108連續(xù)纏繞成型工藝

濕法纏繞

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。成本比干法纏繞低40%；產(chǎn)品氣密性好，因纏繞張力使多余樹脂膠液將氣泡擠出，填滿空隙；纖維排列平行度好；纖維上的樹脂膠液，可減少纖維磨損；生產(chǎn)效率高（達(dá)200m/min）。樹脂浪費大，操作環(huán)境差；含膠量及成品質(zhì)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，在纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設(shè)備，將浸膠紗中的溶劑除去。連續(xù)纏繞成型工藝濕法纏繞109連續(xù)纏繞成型工藝流程膠液配制芯膜制造縱、環(huán)向纏繞膠紗紗錠紗團(tuán)浸膠烘干張力控制固化加熱粘流縱、環(huán)向纏繞絡(luò)紗集束