复合材料工艺及设备完整版
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♦二、热固性树脂固化反应程度用固化度表示,用百分率表示。
一般通过调控胶液中的固化剂含量和固化温度实现♦手糊工艺流程:增强材料剪裁→磨具准备→涂脱模剂→喷涂胶衣层→成型操作→脱模→修边→装配♦手糊成型优点:①不受产品尺寸和形状限制,适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产②设备简单、投资少、设备折旧费低③工艺简单④易于满足产品设计要求,可以在产品不同部位任意增补增强材料任意增补增强材料⑤制品树脂含量较高树脂含量较高,耐腐蚀性好。
♦玻璃钢模具制造过程:1)过渡母模的制造。
材料:石膏或木材2)玻璃钢模具的翻制。
胶衣层制作,涂刷3层,每层0.2-0.5 m m,铺1-2层表面毡;一层短切毡,压实、浸透排除气泡。
铺无捻方格布。
3)模具表面处理。
A粗磨。
400#、500#、600#水砂纸依次水磨。
B水砂精磨。
1000#、1200#、1500#水砂纸依次研磨。
C研磨抛光。
将抛光剂涂上后,停留1-2 min,用布轮抛光机逐段抛光并反复进行4)表面质量检测。
要求光泽度在90以上,用ss-82型光电光泽计检♦影响制品质量的因素:组分质量;成型与固化过程;制品辅助加工♦手糊制品质量控制:原材料质量控制(基体树脂,增强材料)、成型工艺过程控制(工艺装备,工序检查,施工操作,固化过程)、成品质量检验♦喷射成型工艺参数:①纤维含量28~33%,长度25~50mm②树脂含量60%左右③胶液粘度0.3~0.8 Pa.s,触变度1.5~4④喷射量胶8·60g/s⑤喷枪夹角20°,距模具350~400mm⑥喷射压力0.3·0.35MPa♦喷射成型工艺特点:1)优点①生产效率比手糊提高2-4倍,生产率可达15kg/min②可用较少设备投资实现中批量生产,材料成本低③产品整体性好,无接缝④可自由调剂产品壁厚、纤维与树脂比例2)缺点①现场污染大②树脂含量大。
制品强度较低♦手糊成型用树脂胶液的工艺性及其影响:①胶液粘度:表征流动特性,粘度控制在0.2~0.8 Pa.s之间,一般用稀释剂调节。
复合材料工艺详解——热固与热塑树脂热固性树脂成型工艺手糊成型:用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型,室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化,脱模制成品的工艺方法。
1.原料:①树脂:不饱和聚酯树脂,环氧树脂;②纤维增强材料:玻纤制品(无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物),碳纤维,Kevlar纤维;③辅助材料:稀释剂,填料,色料。
2.工艺过程:2.1 原材料准备2.1.1胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s~0.8Pa·s之间为宜。
环氧树脂可加入5%~15%(质量比)的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间:在一定温度条件下,树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂,从粘流态到失去流动性,变成软胶状态的凝胶所需的时间。
手糊作业前必须做凝胶试验。
但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间,制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关,还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
需要注意布的排向,同一铺层的拼接,布的剪裁。
2.1.3胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标:外观:颜色均匀,无杂质,粘稠状流体;酸值:10mgKOH/g~15mgKOH/g(树脂);凝胶时间:10min~15min;触变指数:5.5~6.5;贮存时间:25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度与层数计算①手糊制品厚度t:制品(铺层)的厚度;m:材料质量,Kg/m2;k:厚度常数,mm/(Kg·m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型S型C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度(Kg/m3)2.56;2.49;2.45 1.1;1.2;1.3;1.4 1.1;1.3 2.3;2.5;2.9k[mm/(Kg·m-2)]0.391;0.402;0.408 0.909;0.837;0.769;0.714 0.909;0.769 0.435;0.400;0.345②铺层层数计算A:手糊制品总厚度,mm;m f:增强纤维单位面积质量,Kg/m2;kf:增强纤维的厚度常数,mm/(Kg·m-2);kr:树脂基体的厚度常数,mm/(Kg·m-2);c:树脂与增强材料的质量比;n:增强材料铺层层数。
复合材料工艺及设备教学参考资料(图表部分)武汉理工大学材料学院彭进波表1-7 为几种主要成型工艺的特点及条件,供选择成型方法时参考表1-7 主要成型工艺比较表1-8为主要成型方法的技术经济比较。
表1-8 主要成型方法的技术经济分析注:1—最低;10—最高。
表3-13 顺酐型通用不饱和聚酯树脂表3-6 常用的胺类固化剂注:不包括锅炉费用例2、年产600艘丈—35渔船的手糊工艺车间设计请看图4.1-2表4.1-2 设备金额概算注:不包括炉锅费用根据武汉地区单层厂房建筑费用,6米柱顶厂房建筑费用为200元/米2,4米柱顶按150元/米2计算。
1. 生产用房投资生产用房面积设计为972M2,其投资金额=200×972=194400元。
2. 生产用房和辅助用房投资生产用房设计面积为240M2,辅助用房设计面积为144M2,其投资金额=150×(240+144)=57600元。
则车间建筑面积总投资金额=19400+57600=252000元3. 完工场地清理费用=2000元4. 施工单位机构转移费=2000元则车间建筑工程总投资金额=252000+151+2000=254151元(二)设备投资费用器具费用表4.1-11 主要设备的概算设备备件费用=79250×3%=2378元设备运输费用=(79250+2378)×6%=4898元酚醛树脂的重量比为7∶3的条件下进行。
为了探求酚醛(锌)树脂用量的影响,试验了环氧:酚醛=6∶4时P 、P 11与t 的关系,其结果见图6和图7。
根据图2和图7数据求得不同温度下固化过程中不溶性树脂生成速度常数见表3。
由表3可以看到,酚醛(锌)树脂用量越大,不溶性树脂生在速度常数也越大。
当环氧∶酚醛由7∶3增至6∶4时,K 增加一倍左右。
图6 环氧∶酚醛(锌)7*=6∶4时不溶性树脂含量与时间的关系1-120℃;2-140℃;3-160℃图7 环氧∶酚醛(锌)=6∶4时固化过程中P11和时间的关系 1-120℃;2-140℃;3-160℃不同配比下环氧-酚醛(锌)7*不溶性树脂生成速度常数(K×103) 表3填料在玻璃钢成型工艺中的作用 济南市建筑材料科学研究所 李厚德填料被作为橡胶的一种极其重要的辅助材料,它的作用已为人们所熟知。
复合材料工艺及设备教学参考资料(图表部分)武汉理工大学材料学院彭进波表1-7 为几种主要成型工艺的特点及条件,供选择成型方法时参考表1-7 主要成型工艺比较表1-8为主要成型方法的技术经济比较。
表1-8 主要成型方法的技术经济分析注:1—最低;10—最高。
表3-13 顺酐型通用不饱和聚酯树脂表3-6 常用的胺类固化剂注:不包括锅炉费用例2、年产600艘丈—35渔船的手糊工艺车间设计请看图4.1-2表4.1-2 设备金额概算注:不包括炉锅费用根据武汉地区单层厂房建筑费用,6米柱顶厂房建筑费用为200元/米2,4米柱顶按150元/米2计算。
1. 生产用房投资生产用房面积设计为972M2,其投资金额=200×972=194400元。
2. 生产用房和辅助用房投资生产用房设计面积为240M2,辅助用房设计面积为144M2,其投资金额=150×(240+144)=57600元。
则车间建筑面积总投资金额=19400+57600=252000元3. 完工场地清理费用=2000元4. 施工单位机构转移费=2000元则车间建筑工程总投资金额=252000+151+2000=254151元(二)设备投资费用器具费用表4.1-11 主要设备的概算设备备件费用=79250×3%=2378元设备运输费用=(79250+2378)×6%=4898元酚醛树脂的重量比为7∶3的条件下进行。
为了探求酚醛(锌)树脂用量的影响,试验了环氧:酚醛=6∶4时P 、P 11-与t 的关系,其结果见图6和图7。
根据图2和图7数据求得不同温度下固化过程中不溶性树脂生成速度常数见表3。
由表3可以看到,酚醛(锌)树脂用量越大,不溶性树脂生在速度常数也越大。
当环氧∶酚醛由7∶3增至6∶4时,K 增加一倍左右。
图6 环氧∶酚醛(锌)7*=6∶4时不溶性树脂含量与时间的关系1-120℃;2-140℃;3-160℃图7 环氧∶酚醛(锌)=6∶4时固化过程中P11-和时间的关系 1-120℃;2-140℃;3-160℃不同配比下环氧-酚醛(锌)7*不溶性树脂生成速度常数(K×103) 表3填料在玻璃钢成型工艺中的作用 济南市建筑材料科学研究所 李厚德填料被作为橡胶的一种极其重要的辅助材料,它的作用已为人们所熟知。
第一章1.复合材料定义:是指两种或两种以上不同材料,用适当的方法复合成一种材料,其性能比单一材料性能优越。
依据基体材料不同,分为金属基复合材料,非金属基复合材料,树脂基复合材料2.复合材料最大特点,是性能具有可设计性。
影响复合材料性能的因素很多,主要取决于增强材料的性能,含量及分布状况,基体材料的性能和含量,以及它们之间的界面结合状况。
3.树脂基复合材料的使用温度一般为60 摄氏度到250 摄氏度;金属基复合材料为400 摄氏度到600 摄氏度;陶瓷基复合材料为1000 摄氏度到1500 摄氏度。
复合材料硬度主要取决于基体材料的性能,一般硬度为陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料4.就力学性能而言,复合材料的力学性能取决于增加材料的性能,含量和分布,以及基体材料的性能和含量。
复合材料的耐自然老化性能,取决于基体材料的性能和与增加材料的界面粘结。
一般优劣次序为,陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料。
导热性能的优劣比较为:金属基复合材料大于陶瓷基复合材料大于树脂基复合材料。
5.选择成型方法时应考虑:①产品外形构造和尺寸大小②材料性能和产品质量要求③生产批量大小及供给时间〔允许的生产周期〕要求④企业可能供给的设备条件及资金⑤综合经济效益,保证企业盈利其次章1.手糊成型:又称接触成型。
是用纤维增加材料和树脂胶液在模具上铺敷成型,室温〔或加热〕,无压〔或低压〕条件下固化,脱模成制品的工艺方法。
手糊成型按成型固化压力可分为两类:接触压和低压〔接触压以上〕。
前者为手糊成型,喷射成型。
后者包括对模成型,真空成型,袋压成型,热压釜成型,树脂传递模塑〔RTM〕和反响注射模塑〔RIM〕成型。
2.聚合物基体的选择:能配置成粘度适当的胶液,适宜手糊成型的胶液粘度为200-500 厘泊聚合物集体包括不饱和聚酯树脂,环氧树脂和关心材料。
其中,关心材料包括稀释剂〔分为活性稀释剂和非活性稀释剂〕,填料〔在糊制垂直或倾斜面层时,为避开“流胶”,可在树脂中参与少量活性SiO2处变剂〕,色料。