熱固性樹脂成型工藝

復(fù)合材料成型工藝主講金保宏

材料科學(xué)與工程學(xué)院熱固性樹脂成型工藝第2章

手糊成型工藝

手糊成型的玻璃鋼制品，如：船舶、汽車配件、貯罐、玻璃鋼管接頭、家具等

熱固性樹脂成型工藝2.1手糊成型的原材料增強(qiáng)材料

玻璃纖維

碳纖維

芳綸纖維

超高分子量聚乙烯纖維玻璃纖維

熱固性樹脂成型工藝基體材料

不飽和聚酯樹脂

環(huán)氧樹脂

酚醛樹脂

其它熱固性樹脂

聚氨酯樹脂

熱塑性樹脂

高性能樹脂

雙馬來酰亞胺樹脂熱固性樹脂成型工藝不飽和聚酯樹脂由不飽和二元羧酸（或酸酐）或它們與飽和二元羧酸（或酸酐）組成的混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。不飽和聚酯類型1、鄰苯型不飽和聚酯和間苯型不飽和聚酯2、雙酚A型不飽和聚酯3、乙烯基樹脂4、鹵代不飽和聚酯

不飽和聚酯樹脂熱固性樹脂成型工藝

不飽和聚酯的商品牌號(hào)

1、通用型樹脂

通用型樹脂主要是鄰苯型不飽和聚酯樹脂，它們大多用于手糊玻璃纖維增強(qiáng)塑料制品。

2、耐熱型樹脂

耐熱型樹脂的熱變形溫度應(yīng)不小于110℃，在較高溫度下具有高的強(qiáng)度保留率。

3、耐化學(xué)型樹脂

這類樹脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐水性能，商品樹脂主要有雙酚A型不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂、間苯型不飽和聚酯樹脂和鹵代聚酯樹脂等。

熱固性樹脂成型工藝

4、阻燃型樹脂

阻燃型樹脂是在合成時(shí)使用一種能產(chǎn)生阻燃（自熄）的成分，例如使用四溴苯酐、氯茵酸酐（HET酸酐）取代苯酐代合成樹脂。

5、耐氣候型樹脂

這類樹脂使用新戊二醇及甲基丙烯酸酯類交聯(lián)單體，并添加紫外光吸收劑，提高了樹脂的耐氣候性和光穩(wěn)定性。樹脂透明性好，耐用樹脂澆鑄體的折射率可與玻璃纖維的折射率相近或一致。

6、高強(qiáng)型樹脂這類樹脂具有高的強(qiáng)度和堅(jiān)韌性，主要用于纖維纏繞工藝制備的復(fù)合材料

7、膠衣樹脂

用于復(fù)合材料的膠衣層，以提高制品的外觀、質(zhì)量和使用壽命。熱固性樹脂成型工藝

環(huán)氧樹脂

根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂大體上可分為五大類：

1、縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂

2、縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂

3、縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂

4、線型脂肪族類環(huán)氧樹脂

5、脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂熱固性樹脂成型工藝輔助劑

偶聯(lián)劑

不飽和聚酯樹脂引發(fā)劑和促進(jìn)劑

阻聚劑與緩聚劑

增韌劑與稀釋劑

環(huán)氧樹脂固化劑

抗氧劑

光穩(wěn)定劑

熱穩(wěn)定劑

填料

脫模劑

著色劑與觸變劑

阻燃劑熱固性樹脂成型工藝2.2手糊成型工藝手糊成型的工藝流程如下

熱固性樹脂成型工藝

手糊成型的示意圖熱固性樹脂成型工藝熱固性樹脂成型工藝

生產(chǎn)準(zhǔn)備

1、場(chǎng)地

手糊成型工作場(chǎng)地的大小，要根據(jù)產(chǎn)品大小和日產(chǎn)量決定，場(chǎng)地要求清潔、干燥、通風(fēng)良好，空氣溫度應(yīng)保持在15—35℃之間，后加工整修段，要設(shè)有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。2、模具準(zhǔn)備

準(zhǔn)備工作包括清理，組裝及涂脫模劑等。

(1)模具清理首先要檢查橫具尺寸，表面質(zhì)量及數(shù)量，必須滿足產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)規(guī)模的數(shù)量要求。

(2)涂脫模劑要噴涂均勻，防止漏涂和涂層過厚；脫模劑的種類要根據(jù)模具質(zhì)量、樹脂品種種及成本選擇。

3、樹脂膠液配制

配制時(shí)．要注意兩個(gè)問題：

(1)防止膠液中混入氣泡，

(2)配膠量不能過多，每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。熱固性樹脂成型工藝熱固性樹脂成型工藝熱固性樹脂成型工藝

常用的膠液配方

a.固化環(huán)氧樹脂配方

熱固性樹脂成型工藝b.不飽和聚酯樹脂配方

1、引發(fā)劑：H-50％過氧化環(huán)己酮二丁酯糊2、引發(fā)劑：M-過氧化甲乙酮溶液3、引發(fā)劑：

B-50％過氧化苯甲酰二丁酯糊4、促進(jìn)劑：

E-含6％萘酸鈷的苯乙烯溶液5、促進(jìn)劑：

D-含10％二甲基苯按得的苯乙烯溶液。熱固性樹脂成型工藝

4．增強(qiáng)材料準(zhǔn)備

增強(qiáng)材料的種類和規(guī)模按設(shè)計(jì)要求選擇，剪裁時(shí)應(yīng)注意：裁布的方向性要遵守設(shè)計(jì)要求：布層拼接，分搭接和對(duì)接時(shí)，搭接長(zhǎng)度不小于25mm，對(duì)接要使各層拼縫錯(cuò)開；圓環(huán)形制品可利用布的變形性，裁剪成經(jīng)緯向45?的布；布?jí)K尺寸大小套裁，節(jié)約用布;

布層裁剪量須按產(chǎn)品設(shè)計(jì)厚度計(jì)算。熱固性樹脂成型工藝制品厚度估算

制品厚度可按下式計(jì)算

t＝m×K。

t—制品厚度(mm)；m—材料質(zhì)量(kg/m2);K—厚度系數(shù)[mm／(kg·m-2)]

手糊制品厚度與層數(shù)計(jì)算

熱固性樹脂成型工藝

舉例：

已知玻璃鋼制品由一層300g／m2和4層600g／m2E玻纖氈鋪成，聚酯樹脂(密度1．2g／cm3)膠液中含40％填料(密度2．5g/cm3)。樹脂含量70％。求制品厚度。

解：玻纖氈總質(zhì)量1×0.3+4×0.6＝2.7kg／m2

樹脂和玻纖比：70/（100-70）＝2．33，樹脂質(zhì)量：2．7×2．33＝6．29kg／m2

填料質(zhì)量：6．29×40/60＝4．1kg／m2

玻璃氈厚：2．7×0．391＝1.05mm

樹脂厚：6.29×0.837＝5.265mm

填料厚：4．19×0．4＝1.676mm

鋪后總厚度；1.05十5.26十1.676≈8mm

熱固性樹脂成型工藝

鋪層效計(jì)算己細(xì)制品厚度時(shí)，鋪層致可按下式計(jì)算：

n＝A/mf(Kf+C1KR)式中，n為增強(qiáng)材料鋪層數(shù),A為制品厚度mm,mf

為增強(qiáng)材料單位面積質(zhì)量k8／m2，Kf為增強(qiáng)材料厚度系數(shù)[mm／(kg·m-2)]；KR為樹脂基體厚度系數(shù)[Mm／(kg·m-2)]；C1為樹脂與增強(qiáng)材料質(zhì)量比。熱固性樹脂成型工藝

鋪層糊制手工鋪層糊制分干法和濕法兩種：1干法鋪層

用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)浸料(布)按樣板裁剪成坯料．鋪層時(shí)加熱軟化，然后再一層一層地緊貼在模具上．并注意排除層間氣泡，使密實(shí)。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。2.2糊制與固化熱固性樹脂成型工藝

2濕法鋪層

直接在棋具上將增強(qiáng)材料浸膠，一層一層地緊貼在模具上，排除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層

濕法鋪層又分膠衣層糊制和結(jié)構(gòu)層糊制‘膠衣層(面層)制作制品厚度一般為0.25-0.5mm，可采用涂刷和噴涂施工。膠衣層一段做兩遍；第一遍凝膠后鋪表面氈，再噴涂第二遍膠衣，要防止漏涂和不均勻。膠衣層作用是美化制品外觀，提高防腐蝕能力。熱固性樹脂成型工藝

結(jié)構(gòu)層糊制

結(jié)構(gòu)層糊制是在凝膠后的膠衣層上．將增強(qiáng)材料浸放，一層一層緊貼在模具上，要求鋪貼平整，不出現(xiàn)褶皺和懸空，用毛刷和壓輥壓平，直到鋪層達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。在鋪第一、二層時(shí)，樹脂含量要適當(dāng)增多，以有利于排出氣泡和浸透纖維織物。一般方格布的含膠量為50％-

55％，氈的含膠量為74％-

75％。

大型厚壁制品應(yīng)分幾次糊制．待前一迭層基本固化，冷卻到室溫時(shí)，再糊下一邊層，制品中埋設(shè)嵌件，必須在埋人前對(duì)鐵件除銹、除油和烘干。熱固性樹脂成型工藝

3鋪層接縫處理

為了保證制品的外觀質(zhì)量和強(qiáng)度，鋪層接縫應(yīng)每層錯(cuò)開。熱固性樹脂成型工藝手糊工具如下：

1羊毛輥

羊毛輥多用來浸漬樹脂，其規(guī)格(直徑×長(zhǎng)度)為38mm×100m；38mm×125mm；38mm×l50mm;38mm×200mm和窄輥15mm×75mm等。

2豬鬃輥

豬鬃較硬，用于驅(qū)趕氣泡，只需輕輕接觸成型面，便可將裹人的氣泡排除。規(guī)格為?

20和?

50mm長(zhǎng)25—150mm。

手糊工具熱固性樹脂成型工藝3螺旋輥(亦稱壓輥)由鋁、鋼或硬塑料制成，輥上開有溝槽，各槽相互平行。用于壓實(shí)鋪層和排除氣泡，其規(guī)格為?10，?12，?30mm，長(zhǎng)25，50，75，100和125mm。

4其它工具其它工具為電鋸、電鉆、打磨拋光機(jī)等。熱固性樹脂成型工藝制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段：從凝膠到硬化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50％一70％(巴柯硬度為15)，可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化1—2周才能使制品具有力學(xué)強(qiáng)度，稱熟化．其固化度達(dá)85％以上。

加熱可促進(jìn)熟化過程，對(duì)聚酯玻璃鋼，80℃加熱3h；對(duì)環(huán)氧玻璃鋼，后固化溫度可控制在150℃以內(nèi)。加熱固化的方法很多，中小型制品可在固化爐內(nèi)加熱固化，大型制品可采用模內(nèi)加熱或紅外線加熱。

固化熱固性樹脂成型工藝

脫模脫模要保證制品不受損傷。脫模方法很多，有如下幾種，

1頂出脫模在模具上預(yù)埋頂出裝置，脫模時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，將制品頂出。

2壓力脫模

模具上留有壓縮空氣或入水口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水(0.2MPa)壓人模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。

脫模和修整熱固性樹脂成型工藝3大型制品(如船)脫?？山柚Ы镯?、吊車和硬木楔等工具。4復(fù)雜制品可采用手工脫模方式

先在模具上撤離二三層玻璃鋼，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(jì)厚度，固化后很容易從模具上脫下來。熱固性樹脂成型工藝修整

修整分兩種：一種是尺寸修整，另一種是缺陷修補(bǔ)。

1.尺寸修整成型后的制品，按設(shè)計(jì)尺寸切去超出多余部分。修整又分濕法和干法兩種：濕法是制品處于未固化狀態(tài)．在模具上切去超出部