复合材料工艺与设备复习材料

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复合材料工艺与设备

增强纤维(CF,GF)的生产工艺与设备(表面处理工艺与设备)

玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用:浸润剂的种类,作用

种类:增强型浸润剂和纺织型浸润剂;

作用:1、润滑-保护作用;2、粘结-集束作用; 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累;4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性;5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能

C纤维生产工艺中,惰性气体和张力的作用

惰性气体作用:①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物(非C元素)。张力的作用:①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力

增强纤维在表面处理工艺中的影响因素

玻璃纤维表面处理的影响因素:①处理剂的种类;②偶联剂的用量1~%;③处理方法(前处理法、后处理法、迁移法);④烘焙温度与时间(偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度);

⑤偶联剂溶液的配制(PH值的调节,一般用5%的氨水)。

手糊成型工艺与设备

手糊工艺的特点:优点:1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制,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;5、制品树脂含量高,耐腐蚀性好;缺点:1、生产效率低,劳动强度大,劳动卫生条件差;2、产品质量不易控制,性能稳定性不高;3、产品力学性能较低。

原材料选择原则:1、产品设计的性能要求;2、手糊成型工艺要求;3、价格便宜,材料容易取得。聚合物基体的选择原则:1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液,适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒;4、价格便宜。增强纤维的选择原则:以玻璃纤维为例,工艺特点:1、很好的疏松性;2、铺覆的变形性;3、纤维的均匀性。

先进手糊法的种类:喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。

RTM(树脂传递模塑)基本工艺过程:将液态热固性树脂及固化剂,由计量设备分别从储桶

内抽出,经静态混合器混合均匀,注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内,经固化、脱模、后加工而成制品。

RTM的工艺特点:这要设备投资少,即用地吨位压机能生产较大的制品;生产的制品两面光滑、尺寸稳定、容易组合;允许制品带有加强筋、镶嵌件和附着物,可将制品制成泡沫夹层结构,设计灵活,从而获得最佳结构;制造模具时间短,可在短期内投产;对树脂和填料的适用性广泛;生产周期短,劳动强度低,原材料损耗少;产品后加工少;RTM是闭模成型工艺,单体挥发少,环境污染小。

玻璃钢高级模具的概念:指用玻璃钢制作的,可获得“镜面效果”的,高光泽度、高平整度的守护制品的模具。

高级模具的要求:有足够的强度和刚度;模具表面胶衣要有一定的硬度和耐热性,能够承受树脂固化时的收缩、放热等效果;模具工作表面外形尺寸准确、平面平顺,无潜藏气泡和针孔等弊病;模具表面光泽度为80-90光泽单位,或侧目应有清晰的镜面反光;经抛光后的模具表面残留划痕度<.

脱模剂类型:薄膜型脱模剂、混合型脱模剂、蜡型脱模剂。

脱模剂应具备条件:不腐蚀模具,不影响树脂的固化,对树脂粘附力小;成膜时间短,成膜均与、光滑;操作简单,使用安全,价格便宜;选用脱模剂是应注意,脱模剂的使用温度应高于固化温度。

模压成型工艺:

概念:将一定量的模压料放入金属对模中,在一定的温度和压力作用下,固化成型制品的一种方法。

模压料:1、高强度短纤维模压料,其基本组成为:短纤维增强材料、树脂基体和辅助材料;

2、smc片状模压料

两种模压料的区别:树脂基体的不同,前面一种主要是环氧,后面一种主要是UP;工艺参数,尤其是成型压力不同,SMC的成型压力相对较低;产品类型不同,前者为高精度的零部件,后者多为薄膜类产品;生产效率不同,SMC由于增稠作用,其生产周期大大缩短;产品使用性能,前者力学、绝缘性突出,后者综合性能好,性价比好。

层压板典型的热压曲线分析:第一阶段:为预热阶段。一般从室温到开始显著反应时的温度,

这一阶段称为预热阶段。预热的目的主要是使胶布中的树脂融化,使挥发物跑掉,熔融树脂进一步浸渍玻璃布。此时压力一般为全压的1/3~1/2;第二阶段:为中间保温阶段。这一阶段的作用在于使胶布在较低的反应速度下进行固化。保温时间的长短主要取决于胶布老嫩程度及板料的厚度。在这一阶段应密切注意树脂沿钢板边缘流出情况。当流出的树脂已经凝胶,即不能拉成丝时,应立即加全压,并随即升温。第三阶段:为升温阶段。这一阶段作用在于逐步提高反应温度,加快固化反应速度。一般来讲升温速度不宜过快。因为加热过快,则引起固化反应激烈,放热集中,在玻璃钢板材中容易产生缺陷,如裂缝、分层等。第四阶段:为热压保温阶段。这一阶段的作用在于使树脂获得充分固化。所选择的温度主要取决于树脂的固化特性、时间和板材的厚度。第五阶段:为冷却阶段。在保压的情况下,采用自然冷却或强制冷却到室温,而后去除压力取出制品。

SMC 的组成材料及要求:其主要树脂糊(基体材料)和玻璃纤维(增强材料)组成,其中树脂糊由不饱和聚酯及辅助剂(引发剂、交联剂及阻聚剂)、增稠剂、低收缩填加剂、填料、颜料、内脱模剂等组分组成的。

不饱和聚酯树脂应满足要求:低粘度,便于浸渍玻璃纤维;易于同增稠剂反应,满足增稠要求;固化迅速,提高生产效率;热强度较高,保证制件脱模是不至于损坏;有足够的韧性,在制件发生某些变形是不致开裂。

增强材料(玻璃纤维)应满足的要求:易切割;易分散;浸渍性好;抗静电;流动性好;强度高。

引发剂应满足的要求:储存、操作安全;室温下不分解;制得的SMC 储存时间长;达到一定温度时,分解速度快,交联效率高;价格低。

增稠剂应满足的要求:制备时,要求粘度低,以保证树脂对玻璃纤维和填料的充分浸渍;当

纤维和填料被浸渍后,又要求粘度迅速提高,以适应贮运和模压操作;增稠后的胚料,在模压温度下能迅速充分冲面模腔,并使树脂与纤维不发生离析;增稠后的粘度,在贮存期内必须稳定在可模压的范围内;增稠作用在生产中应该有稳定的重要性。

填料应满足的要求:密度低;油吸附值低;不易腐蚀;成本低(SMC用量大);易分散;颗粒具有广泛细度;无杂质,色泽洁白;满足制品性能要求。

增稠机理:第一阶段,是金属氧化物或氢氧化物与聚酯反应,生产碱式盐。碱式盐或者不在反应而进行第二阶段的络合反应,或者进一步脱水而使分子质量成倍增大。脱水反应有两种方式:一是碱式盐同聚酯的羧基脱水;一是碱式盐之间进行脱水。第二阶段:是由于生成的碱式盐(金属原子)同聚酯分子中的酯基(氧原子)以配位键形成络合物,于是,不饱和聚酯分子质量由成盐反应而成倍提高,而众多络合键的形成提高了分子间力及摩擦力,粘度上升。

胶布的质量指标及控制方法:胶布的质量指标通常有含胶量、挥发分含量、可溶性树脂含量及流动度。胶布含胶量控制方法是:调节树脂胶液粘度;调节胶布的浸渍时间;调节胶锟的间距,这三种方法主要是调节胶锟间距,间距越大胶量越多。可溶性树脂含量控制方法:取决于胶布的使用要求,不同使用要求的胶布,其可溶性树脂含量不同;通常是通过控制烘干温度和时间来调整,温度高时间长,含量高。挥发分含量及其控制方法:通过调整烘干温度和时间来实现的。流动度及其控制方法:流动度是前三者指标的综合反应,胶布的流动度一般控制在20-30mm之间,同时随数值类型、环境温度适当调节。贮存条件:胶布的存放,其三者指标会随贮存条件及存放的时间长短而发生变化,所以不同类型的树脂浸渍的胶布,存放条件应不同。为保证胶布三项指标稳定,胶布应存放在干燥室内。

缠绕成型工艺

缠绕的规律:

缠绕规律的主要内容:表象是线形,其必须满足两点要求,一是纤维既不重复又不离缝,均匀连续布满芯模表面,二是,纤维在芯模表面位置稳定不打滑;是描述纱片均匀稳定连续排布芯模表面以及与导丝头间运动关系的规律。

缠绕线型:环向缠绕,螺旋缠绕,纵向缠绕

纤维在芯模表面均匀布满的条件:由于芯模上的每条纱片,都在极孔圆周上有一个切点,