1、1第五篇第五篇聚合物材料和高性能聚合物基復(fù)合材料聚合物材料和高性能聚合物基復(fù)合材料25.1.1 概述概述 非晶態(tài)聚合物非晶態(tài)聚合物 晶態(tài)聚合物晶態(tài)聚合物5.1 聚合物基體聚合物基體3聚合物的熔體流動聚合物的熔體流動 當(dāng)溫度高于非晶態(tài)聚合物的當(dāng)溫度高于非晶態(tài)聚合物的Tf、晶態(tài)聚合物的、晶態(tài)聚合物的Tm時，聚時，聚合物變?yōu)榭闪鲃拥暮衔镒優(yōu)榭闪鲃拥恼沉鲬B(tài)粘流態(tài)或稱或稱熔融態(tài)熔融態(tài)。熱塑性聚合物的加工。熱塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔體的流動性能。成型大多是利用其熔體的流動性能。 聚合物熔體的流動性可用多種指標(biāo)來表征，其中最常用聚合物熔體的流動性可用多種指標(biāo)來表征，其中最常用的是的是熔融指數(shù)熔融指

2、數(shù)：指在一定的溫度下和規(guī)定負(fù)荷下，：指在一定的溫度下和規(guī)定負(fù)荷下，10min內(nèi)內(nèi)從規(guī)定直徑和長度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管內(nèi)流出的聚合物的熔體的質(zhì)從規(guī)定直徑和長度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管內(nèi)流出的聚合物的熔體的質(zhì)量，用量，用MI表示，單位為表示，單位為g/10min。 對于同種聚合物而言，熔融指數(shù)越大，聚合物熔體的流對于同種聚合物而言，熔融指數(shù)越大，聚合物熔體的流動性越好。但由于不同聚合物的測定時的標(biāo)準(zhǔn)條件不同，因動性越好。但由于不同聚合物的測定時的標(biāo)準(zhǔn)條件不同，因此不具可比性。此不具可比性。5.1 聚合物基體聚合物基體4I. 聚合物熔體流動特點(diǎn)聚合物熔體流動特點(diǎn)（1）粘度大，流動性差）粘度大，流動性差：這是因?yàn)楦叻肿渔?/p>

3、的流動是通過：這是因?yàn)楦叻肿渔湹牧鲃邮峭ㄟ^鏈段的位移來實(shí)現(xiàn)的，它不是分子鏈的整體遷移，而是通過鏈段的位移來實(shí)現(xiàn)的，它不是分子鏈的整體遷移，而是通過鏈段的相繼遷移來實(shí)現(xiàn)的，類似蚯蚓的蠕動。鏈段的相繼遷移來實(shí)現(xiàn)的，類似蚯蚓的蠕動。（2）不符合牛頓流動規(guī)律）不符合牛頓流動規(guī)律：在流動過程中粘度隨切變速率：在流動過程中粘度隨切變速率的增加而下降。的增加而下降。（3）熔體流動時伴隨高彈形變）熔體流動時伴隨高彈形變：因?yàn)樵谕饬ψ饔孟拢叻郑阂驗(yàn)樵谕饬ψ饔孟拢叻肿渔溠赝饬Ψ较虬l(fā)生伸展，當(dāng)外力消失后，分子鏈又由伸子鏈沿外力方向發(fā)生伸展，當(dāng)外力消失后，分子鏈又由伸展變?yōu)榫砬剐巫儾糠只謴?fù)，表現(xiàn)出彈性行為。展

4、變?yōu)榫砬剐巫儾糠只謴?fù)，表現(xiàn)出彈性行為。5II. 聚合物聚合物Tf的影響因素的影響因素 Tf是高彈態(tài)向粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度，是加工成型的下限溫度。是高彈態(tài)向粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度，是加工成型的下限溫度。受多種因素的影響：受多種因素的影響：（1）分子鏈結(jié)構(gòu)）分子鏈結(jié)構(gòu)：凡是能提高高分子鏈柔順性的結(jié)構(gòu)因素均：凡是能提高高分子鏈柔順性的結(jié)構(gòu)因素均可使可使Tf下降；下降；（2）分子量的影響）分子量的影響：Tf是整個分子鏈開始運(yùn)動的溫度，是整個分子鏈開始運(yùn)動的溫度，M越越大，內(nèi)摩擦力越大，整個分子鏈向某一方向運(yùn)動的阻礙越大，大，內(nèi)摩擦力越大，整個分子鏈向某一方向運(yùn)動的阻礙越大，Tf越高。越高。（3）外力大小及其

5、作用時間）外力大小及其作用時間： 外力外力 ，Tf ；外力作用時間；外力作用時間 ，有利粘性流動，相當(dāng)于，有利粘性流動，相當(dāng)于Tf下降。下降。（4）加入增塑劑可降低聚合物的）加入增塑劑可降低聚合物的Tf。65.1.2 聚合物基體的分類聚合物基體的分類n熱固性基體 包括環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、熱固性酚醛樹脂等n熱塑性基體 聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、熱塑性酚醛樹脂、聚醚醚酮、聚醚酮酮等75.1.3 環(huán)氧樹脂定義：分類： 縮水甘油醚類 縮水甘油酯類 縮水甘油胺類 線形脂肪族類 脂環(huán)族類EP，Epoxide Resin85.1.3.1 環(huán)氧樹脂的合成原料：環(huán)氧氯丙烷和雙酚A(以縮水甘油醚 類為例)合成

6、反應(yīng) 95.1.3.2 環(huán)氧樹脂的指標(biāo)環(huán)氧值環(huán)氧值每每100g樹脂中所含環(huán)氧基的物質(zhì)的量樹脂中所含環(huán)氧基的物質(zhì)的量環(huán)氧當(dāng)量環(huán)氧當(dāng)量含有含有1g當(dāng)量的環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量當(dāng)量的環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量例如相對分子量為例如相對分子量為340，每個分子含兩個環(huán)氧基的，每個分子含兩個環(huán)氧基的EP，它，它的環(huán)氧值為：的環(huán)氧值為： 100*2/340=0.59 環(huán)氧當(dāng)量為：環(huán)氧當(dāng)量為：100/0.59340/2=170根據(jù)根據(jù)EP的環(huán)氧值，可以大致上估計(jì)樹脂的平均相對分子的環(huán)氧值，可以大致上估計(jì)樹脂的平均相對分子量，也可計(jì)算固化劑的用量。量，也可計(jì)算固化劑的用量。105.1.3.3 環(huán)氧樹脂的固化固化：固

7、化：液體樹脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為不溶、不熔液體樹脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為不溶、不熔的具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固化物的全過程稱為樹脂的固化的具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固化物的全過程稱為樹脂的固化 樹脂的固化過程伴隨著物理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，即由液體狀態(tài)樹脂的固化過程伴隨著物理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，即由液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄓ捕鹊墓虘B(tài)，因此此過程叫轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄓ捕鹊墓虘B(tài)，因此此過程叫硬化硬化 固化過程中物理狀態(tài)的變化是由化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化引起的固化過程中物理狀態(tài)的變化是由化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化引起的是一個是一個復(fù)雜的物理和化學(xué)的變化過程復(fù)雜的物理和化學(xué)的變化過程固化劑可分為反應(yīng)型和催化型兩種固化劑可分為反應(yīng)型和催化型兩種 反應(yīng)性

8、固化劑反應(yīng)性固化劑：可與環(huán)氧樹脂分子進(jìn)行加成，通過逐步聚：可與環(huán)氧樹脂分子進(jìn)行加成，通過逐步聚合反應(yīng)的歷程使合反應(yīng)的歷程使EPEP交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，一般含有活潑的氧原交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，一般含有活潑的氧原子，如多元伯胺，多元羧酸酐，多元酚等。子，如多元伯胺，多元羧酸酐，多元酚等。11環(huán)氧樹脂加入脂肪族多元伯胺的固化反應(yīng)環(huán)氧樹脂加入脂肪族多元伯胺的固化反應(yīng)伯胺與環(huán)氧基反應(yīng)生成仲胺伯胺與環(huán)氧基反應(yīng)生成仲胺仲胺再與另一個環(huán)氧基反應(yīng)生成叔胺仲胺再與另一個環(huán)氧基反應(yīng)生成叔胺通過這樣的逐步聚合反應(yīng)歷程交聯(lián)成復(fù)雜的體型高聚物通過這樣的逐步聚合反應(yīng)歷程交聯(lián)成復(fù)雜的體型高聚物12催化性的固化劑催化性的固化劑 可以引發(fā)

9、樹脂分子中的環(huán)氧基按陽離子可以引發(fā)樹脂分子中的環(huán)氧基按陽離子或陰離子聚合的歷程進(jìn)行固化反應(yīng)，形成或陰離子聚合的歷程進(jìn)行固化反應(yīng)，形成環(huán)氧基團(tuán)之間的直接鍵合。例如叔胺和三環(huán)氧基團(tuán)之間的直接鍵合。例如叔胺和三氟化硼絡(luò)合物等。氟化硼絡(luò)合物等。13叔胺的固化機(jī)制叔胺首先引發(fā)環(huán)氧基開環(huán)，形成醇鹽離子叔胺首先引發(fā)環(huán)氧基開環(huán)，形成醇鹽離子醇鹽離子與另一個樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)，使分子鏈增長醇鹽離子與另一個樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)，使分子鏈增長反應(yīng)不斷進(jìn)行，交聯(lián)形成體型聚合物反應(yīng)不斷進(jìn)行，交聯(lián)形成體型聚合物145.1.3.4 環(huán)氧樹脂的性能性能性能：適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)（可選擇的固化劑、改性劑等種（可選擇的固化劑、

10、改性劑等種類很多）類很多）工藝性好工藝性好粘接力大粘接力大成型收縮低，耐化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱性好成型收縮低，耐化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱性好（120-180120-180）主要用于承力結(jié)構(gòu)或耐腐蝕性制品主要用于承力結(jié)構(gòu)或耐腐蝕性制品155.1.4 酚醛樹脂 由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得到的酚醛樹脂是最早被合成的熱固性樹脂，一般說來，酚和醛的縮聚產(chǎn)物通稱為酚醛樹脂。19世紀(jì)后期就已成功地合成了一系列的酚醛樹脂。 酚醛樹脂的合成和固化過程遵循體型縮聚反應(yīng)的規(guī)律，控制不同的合成條件，可以得到兩種不同的酚醛樹脂Ph Phenolic Resin16酚醛樹脂的合成酚醛樹脂的合成熱固性酚醛樹脂熱固性酚醛樹脂OHCH

11、O222+OHCH OH+CHOH2CH OH2CH O22OHCH OH+CH O22OHCH OHHOH C+CH O22OHCH OH+ CH O222OHCH OHHOH C羥甲基酚進(jìn)一步發(fā)生縮聚反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥甲基酚進(jìn)一步發(fā)生縮聚反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)17熱塑性酚醛樹脂熱塑性酚醛樹脂CH2OHCH2OHn強(qiáng)酸條件下，得到一種線形熱塑性樹脂強(qiáng)酸條件下，得到一種線形熱塑性樹脂體系中不含有羥甲基活性基團(tuán)，必須加入固化劑體系中不含有羥甲基活性基團(tuán)，必須加入固化劑CH2NNCH2CH2CH2CH2CH2NN六次甲基四胺六次甲基四胺18特點(diǎn)特點(diǎn)：合成方便，價格低廉，且具有阻燃性、耐燒蝕性、合

12、成方便，價格低廉，且具有阻燃性、耐燒蝕性、低發(fā)煙性，耐熱性（低發(fā)煙性，耐熱性（180180），常用于燒蝕材料，），常用于燒蝕材料，飛機(jī)內(nèi)部裝飾、電工材料。飛機(jī)內(nèi)部裝飾、電工材料。缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 收縮率大，成型壓力高，制品空隙含量高收縮率大，成型壓力高，制品空隙含量高195.1.5 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂UP-Unsaturated Polyester Resin 不飽和聚酯樹脂是由不飽和二元酸或酸酐、飽和二元酸或酸酐與二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而成的低聚物，分子鏈一般為線形結(jié)構(gòu)，可溶，分子量較低，而主鏈上同時具有重復(fù)酯鍵和不飽和雙鍵205.1.5.1 不飽和聚酯樹脂的合成不飽和聚酯樹脂的合成2）生成的

13、羥基酸進(jìn)一步進(jìn)行縮聚反應(yīng)，如羥基酸分子間縮聚 或羥基酸與二元醇進(jìn)行縮聚反應(yīng)+二元酸酐二元醇羥基酸1）21 順丁烯二酸酐型不飽和聚酯樹脂是UP中最重要的一類順式與反式CH3CHCHCHCCOOOCCCH3HHCHCCOOOCCCH3HHCHCCOOO順式反式225.1.5.2 不飽和聚酯樹脂的固化不飽和聚酯樹脂的固化 UP可通過引發(fā)劑、光、高能輻射等引發(fā)分子鏈中的雙鍵與可聚合的乙烯類單體（固化劑）進(jìn)行游離基型共聚反應(yīng)，使先型的聚酯分子鏈交聯(lián)成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分子UP+st固化一般成型過程與固化過程同步進(jìn)行235.1.5.3 不飽和聚酯樹脂的性能不飽和聚酯樹脂的性能UP是目前復(fù)合材料領(lǐng)域用量最大

14、的一類樹脂基體，主要是目前復(fù)合材料領(lǐng)域用量最大的一類樹脂基體，主要用于用于GF復(fù)合材料復(fù)合材料主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：1.工藝性能良好，室溫下粘度低，可以在室溫下固化、常工藝性能良好，室溫下粘度低，可以在室溫下固化、常壓下成型，顏色淺，可以制作彩色制品，有多種措施壓下成型，顏色淺，可以制作彩色制品，有多種措施來調(diào)節(jié)其工藝性能等來調(diào)節(jié)其工藝性能等2.固化后樹脂的綜合性能良好固化后樹脂的綜合性能良好3.價格低廉，遠(yuǎn)低于環(huán)氧樹脂，略高于酚醛樹脂價格低廉，遠(yuǎn)低于環(huán)氧樹脂，略高于酚醛樹脂主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)：固化時體積收縮率大，成型時氣味和毒性較：固化時體積收縮率大，成型時氣味和毒性較大，耐熱性較差（大，耐熱性較

15、差（80）245.1.6 熱塑性基體1) 聚烯烴樹脂聚烯烴樹脂2) 聚酰胺樹脂聚酰胺樹脂3) 聚甲醛樹脂聚甲醛樹脂4) 聚醚醚酮樹脂聚醚醚酮樹脂5) 聚醚酮酮樹脂聚醚酮酮樹脂6) 聚苯硫醚樹脂聚苯硫醚樹脂255.2 聚合物基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料265.2.1 5.2.1 聚合物基復(fù)合材料的制造技術(shù)聚合物基復(fù)合材料的制造技術(shù)n聚合物基復(fù)合材料的制造大體包括如下聚合物基復(fù)合材料的制造大體包括如下的過程：預(yù)浸料的制造，制件的鋪層，的過程：預(yù)浸料的制造，制件的鋪層，固化及制件的后處理與機(jī)械加工等。固化及制件的后處理與機(jī)械加工等。n聚合物基復(fù)合材料的常用制造工藝包括：聚合物基復(fù)合材料的常用制造工藝包

16、括：手糊工藝、纖維纏繞、拉擠、熔融流動手糊工藝、纖維纏繞、拉擠、熔融流動等等27 手糊成型（手糊成型（Hand Lay-upHand Lay-up）是用于制造熱固性）是用于制造熱固性樹脂復(fù)合材料的一種最原始、最簡單的成型工藝。樹脂復(fù)合材料的一種最原始、最簡單的成型工藝。其工藝過程是先在模具上涂刷含有固化劑的樹脂其工藝過程是先在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物，再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維混合物，再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維織物，用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物，使其均勻織物，用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物，使其均勻浸膠并排除氣泡后，再涂刷樹脂混合物和鋪貼第浸膠并排除氣泡后，再涂刷樹脂混合物和

17、鋪貼第二層纖維織物、反復(fù)上述過程直至達(dá)到所需厚度二層纖維織物、反復(fù)上述過程直至達(dá)到所需厚度為止。然后，在一定壓力作用下加熱固化成型為止。然后，在一定壓力作用下加熱固化成型（熱壓成型熱壓成型），或者利用樹脂體系固化時放出的），或者利用樹脂體系固化時放出的熱量固化成型（熱量固化成型（冷壓成型冷壓成型），最后脫模得到復(fù)合），最后脫模得到復(fù)合材料制品。材料制品。 5.2.1.1 手糊成型手糊成型28樹脂膠液配制增強(qiáng)材料準(zhǔn)備手糊成型固 化脫 模修 整檢 驗(yàn)?zāi)＞邷?zhǔn)備成 品29手糊工藝中的模具手糊工藝中的模具n模具模具：手糊成型工藝所使用的模具分為單模和對模兩手糊成型工藝所使用的模具分為單模和對模兩類。單模

18、又分為陰模和陽模兩種。不論單模或?qū)δ６碱悺文Ｓ址譃殛幠：完柲煞N。不論單模或?qū)δ６伎梢愿鶕?jù)工藝要求設(shè)計(jì)成整體式或拼裝式。幾種常用可以根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)成整體式或拼裝式。幾種常用的模具結(jié)構(gòu)形式如下：的模具結(jié)構(gòu)形式如下： 陰模示意圖 陽模示意圖對模示意圖30手糊工藝中的脫模劑手糊工藝中的脫模劑n脫模劑脫模劑：為使已經(jīng)固化成型的復(fù)合材料制品容易地為使已經(jīng)固化成型的復(fù)合材料制品容易地從模具上取下，必須在模具的工作面上涂以脫模劑，從模具上取下，必須在模具的工作面上涂以脫模劑，以制得表面平整光潔的制品，并保證模具完好無損，以制得表面平整光潔的制品，并保證模具完好無損，可重復(fù)使用。可重復(fù)使用。n常用的脫模劑

19、有常用的脫模劑有薄膜型薄膜型、溶液型溶液型和和油蠟油蠟型型三類三類31手糊工藝中的膠衣層手糊工藝中的膠衣層n膠衣層膠衣層： 為了改善玻璃鋼制品的表面質(zhì)量，延長使用壽命，為了改善玻璃鋼制品的表面質(zhì)量，延長使用壽命，在制品表面往往做一層樹脂含量較高、性能較好的面層，在制品表面往往做一層樹脂含量較高、性能較好的面層，它可以是純樹脂層，也可用表面氈增強(qiáng)，通常稱為膠衣它可以是純樹脂層，也可用表面氈增強(qiáng)，通常稱為膠衣層。層。32n糊制糊制：待膠衣層凝膠后（發(fā)軟而不黏手）：待膠衣層凝膠后（發(fā)軟而不黏手）即可糊制。先在模具上刷一層樹脂，然后即可糊制。先在模具上刷一層樹脂，然后鋪一層玻璃布，如此重復(fù)，直至達(dá)到設(shè)

20、計(jì)鋪一層玻璃布，如此重復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。厚度。33n固化固化：手糊成型一般采用常溫固化。糊制工段的室手糊成型一般采用常溫固化。糊制工段的室溫應(yīng)保持在溫應(yīng)保持在1515以上，濕度不高于以上，濕度不高于8080。制品在凝膠。制品在凝膠后需要固化到一定程度才可脫模，脫模后繼續(xù)在大于后需要固化到一定程度才可脫模，脫模后繼續(xù)在大于1515的室溫條件下固化或加熱處理。的室溫條件下固化或加熱處理。n判斷玻璃鋼的固化程度，除強(qiáng)度外，常用的方法是測判斷玻璃鋼的固化程度，除強(qiáng)度外，常用的方法是測定其定其巴柯爾硬度值巴柯爾硬度值。34n脫模、修整與裝配脫模、修整與裝配：n當(dāng)制品固化到脫模強(qiáng)度時，便可進(jìn)行脫模。當(dāng)

21、制品固化到脫模強(qiáng)度時，便可進(jìn)行脫模。n脫模后的制品要進(jìn)行機(jī)械加工，除去毛邊、飛脫模后的制品要進(jìn)行機(jī)械加工，除去毛邊、飛刺，修補(bǔ)表面和內(nèi)部缺陷。刺，修補(bǔ)表面和內(nèi)部缺陷。n裝配主要是對大型制品而言的。裝配主要是對大型制品而言的。35手糊工藝的優(yōu)缺點(diǎn)手糊工藝的優(yōu)缺點(diǎn) 手糊成型工藝手糊成型工藝是復(fù)合材料最早的一種成型方法，屬是復(fù)合材料最早的一種成型方法，屬勞動密集型勞動密集型工藝，通常用于性能和質(zhì)量要求一般的玻工藝，通常用于性能和質(zhì)量要求一般的玻璃鋼制品。雖然它在各國復(fù)合材料成型工藝中所占比璃鋼制品。雖然它在各國復(fù)合材料成型工藝中所占比重呈下降趨勢，但仍不失為主要成型工藝。這是由于重呈下降趨勢，但仍不

22、失為主要成型工藝。這是由于手糊成型具有下列手糊成型具有下列優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)所決定的：所決定的：(1)(1) 手糊成型不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、手糊成型不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。(2) (2) 設(shè)備簡單、投資少、設(shè)備折舊費(fèi)低。設(shè)備簡單、投資少、設(shè)備折舊費(fèi)低。(3) (3) 工藝簡便。工藝簡便。36(4) 易于滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，可以在產(chǎn)品不同部位易于滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，可以在產(chǎn)品不同部位任意增補(bǔ)增強(qiáng)材料，可設(shè)計(jì)性好。任意增補(bǔ)增強(qiáng)材料，可設(shè)計(jì)性好。(5) (5) 制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。手糊成型的缺

23、點(diǎn)為手糊成型的缺點(diǎn)為：(1) (1) 生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，勞動衛(wèi)生條件差。生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，勞動衛(wèi)生條件差。(2) (2) 產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。(3) (3) 生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品性能較低。生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品性能較低。37n噴射成型噴射成型（Spray-up）是為提高手糊成型效率、）是為提高手糊成型效率、減輕勞動強(qiáng)度而在減輕勞動強(qiáng)度而在60年代發(fā)展起來的一種半機(jī)械年代發(fā)展起來的一種半機(jī)械化成型工藝。它是將混有引發(fā)劑的樹脂和混有促化成型工藝。它是將混有引發(fā)劑的樹脂和混有促進(jìn)劑的樹脂分別從噴槍兩側(cè)噴出或混合后噴出，進(jìn)劑的樹脂分別從噴槍兩側(cè)噴出或混

24、合后噴出，同時將纖維粗紗用切斷器切斷并從噴槍中心噴出，同時將纖維粗紗用切斷器切斷并從噴槍中心噴出，與樹脂一起均勻地沉積在模具上，待材料在模具與樹脂一起均勻地沉積在模具上，待材料在模具上沉積一定厚度后。用手輥壓實(shí)、除去氣泡并使上沉積一定厚度后。用手輥壓實(shí)、除去氣泡并使纖維浸透樹脂，最后固化脫模成制品。纖維浸透樹脂，最后固化脫模成制品。 5.2.1.2 噴射成型工藝噴射成型工藝38噴射成型工藝示意圖（兩罐系統(tǒng)）噴射成型工藝示意圖（兩罐系統(tǒng)）39場地場地 噴射成型場地除滿足手糊工藝要求外，噴射成型場地除滿足手糊工藝要求外，要特別注意環(huán)境排風(fēng)。根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，操要特別注意環(huán)境排風(fēng)。根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，

25、操作間可建成密閉式，以節(jié)省能源。作間可建成密閉式，以節(jié)省能源。噴射成型的噴射成型的生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)準(zhǔn)備40噴射成型的噴射成型的材料準(zhǔn)備材料準(zhǔn)備原材料原材料主要是樹脂主要是樹脂( (主要主要UP)UP)和無捻玻纖粗紗。和無捻玻纖粗紗。模具準(zhǔn)備模具準(zhǔn)備 準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。噴射成型設(shè)備噴射成型設(shè)備 噴射成型機(jī)噴射成型機(jī)分壓力罐式和泵供式分壓力罐式和泵供式兩種：兩種：41泵式供膠噴射成型機(jī)泵式供膠噴射成型機(jī)泵式供膠噴射成型機(jī)泵式供膠噴射成型機(jī)，是，是將樹脂引發(fā)劑和促進(jìn)劑分將樹脂引發(fā)劑和促進(jìn)劑分別由泵輸送到靜態(tài)混合器別由泵輸送到靜態(tài)混合器中，充分混合后再

26、由噴槍中，充分混合后再由噴槍噴出，稱為槍內(nèi)混合型。噴出，稱為槍內(nèi)混合型。樹脂泵和助劑泵由搖臂剛樹脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接，調(diào)節(jié)助劑泵在搖性連接，調(diào)節(jié)助劑泵在搖臂上的位置，可保證配料臂上的位置，可保證配料比例。在空壓機(jī)作用下，比例。在空壓機(jī)作用下，樹脂和助劑在混合器內(nèi)均樹脂和助劑在混合器內(nèi)均勻混合，經(jīng)噴槍形成霧滴，勻混合，經(jīng)噴槍形成霧滴，與切斷的纖維連續(xù)地噴射與切斷的纖維連續(xù)地噴射到模具表面。這種噴射機(jī)到模具表面。這種噴射機(jī)只有一個膠液噴槍，結(jié)構(gòu)只有一個膠液噴槍，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，引發(fā)劑浪簡單，重量輕，引發(fā)劑浪費(fèi)少，但因系內(nèi)混合，使費(fèi)少，但因系內(nèi)混合，使完后要立即清洗，以防止完后要立即清洗，以

27、防止噴射堵塞。噴射堵塞。 42壓力罐式供膠噴射機(jī)壓力罐式供膠噴射機(jī)n壓力罐式供膠噴射機(jī)壓力罐式供膠噴射機(jī)是將是將樹脂膠液分別裝在壓力罐樹脂膠液分別裝在壓力罐中，靠進(jìn)入罐中的氣體壓中，靠進(jìn)入罐中的氣體壓力，使膠液進(jìn)入噴槍連續(xù)力，使膠液進(jìn)入噴槍連續(xù)噴出。工作時，接通壓縮噴出。工作時，接通壓縮空氣氣源，使壓縮空氣經(jīng)空氣氣源，使壓縮空氣經(jīng)過氣水分離器進(jìn)入樹脂罐、過氣水分離器進(jìn)入樹脂罐、玻纖切割器和噴槍，使樹玻纖切割器和噴槍，使樹脂和玻璃纖維連續(xù)不斷的脂和玻璃纖維連續(xù)不斷的由噴槍噴出，樹脂霧化，由噴槍噴出，樹脂霧化，玻纖分散，混合均勻后沉玻纖分散，混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機(jī)落到模具上。這種噴射機(jī)

28、是樹脂在噴槍外混合，故是樹脂在噴槍外混合，故不易堵塞噴槍嘴。不易堵塞噴槍嘴。43噴射成型的優(yōu)缺點(diǎn)噴射成型的優(yōu)缺點(diǎn) 噴射成型也稱噴射成型也稱半機(jī)械化手糊法半機(jī)械化手糊法。在國外，噴射成型。在國外，噴射成型的發(fā)展方向是代替手糊。噴射成型的優(yōu)點(diǎn)是：的發(fā)展方向是代替手糊。噴射成型的優(yōu)點(diǎn)是：1.利用粗紗代替玻璃布，可降低材料費(fèi)用。利用粗紗代替玻璃布，可降低材料費(fèi)用。2.半機(jī)械操作，生產(chǎn)效率比手糊法高半機(jī)械操作，生產(chǎn)效率比手糊法高24倍，尤其對大型制品，倍，尤其對大型制品，這種優(yōu)點(diǎn)更為突出。這種優(yōu)點(diǎn)更為突出。3.噴射成型無接縫，制品整體性好。噴射成型無接縫，制品整體性好。4.減少飛邊、裁屑和剩余膠液的損耗

29、。減少飛邊、裁屑和剩余膠液的損耗。噴射成型的噴射成型的缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 樹脂含量高，制品強(qiáng)度低，產(chǎn)品只能單面光滑，現(xiàn)場粉塵大，樹脂含量高，制品強(qiáng)度低，產(chǎn)品只能單面光滑，現(xiàn)場粉塵大，工作環(huán)境差。工作環(huán)境差。44噴射成型的應(yīng)用噴射成型的應(yīng)用 噴射成型的效率達(dá)噴射成型的效率達(dá)15kg/min15kg/min，適合于大型，適合于大型制件的制造制件的制造 利用噴射法可以制作汽車車身、船體、廣利用噴射法可以制作汽車車身、船體、廣告模型、整體衛(wèi)生間、建筑構(gòu)件、機(jī)器外罩、告模型、整體衛(wèi)生間、建筑構(gòu)件、機(jī)器外罩、容器、大型浮雕等。容器、大型浮雕等。45樹脂傳遞模塑成型 (Resin Transfer Molding，

30、RTM)，也稱為壓注成型，是先將增強(qiáng)劑置于模具中形成一定的形狀，再將樹脂注射進(jìn)入模具、浸漬纖維并固化的一種復(fù)合材料生產(chǎn)工藝，是纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的主要成型工藝之一。 5.2.1.3 樹脂傳遞模塑成型樹脂傳遞模塑成型 46 RTM成型工藝原理示意圖1壓縮空氣；2樹脂罐；3制品；4模具；5樹脂接受器47 RTM成型工藝流程圖48nRTM成型工藝中的模具制備和噴涂膠衣成型工藝中的模具制備和噴涂膠衣工序與手糊成型工藝相同，如果制備無工序與手糊成型工藝相同，如果制備無膠衣制品，則膠衣噴涂工序可省略。膠衣制品，則膠衣噴涂工序可省略。49nRTMRTM成型工藝的成型工藝的特點(diǎn)特點(diǎn)是：是：1.1.閉模操

31、作，不污染環(huán)境，有機(jī)物的揮發(fā)量大大低于手糊成閉模操作，不污染環(huán)境，有機(jī)物的揮發(fā)量大大低于手糊成型。型。2.2.成型效率高，可以制造兩面光的制品。成型效率高，可以制造兩面光的制品。3.3.增強(qiáng)材料可以按設(shè)計(jì)進(jìn)行鋪放。增強(qiáng)材料可以按設(shè)計(jì)進(jìn)行鋪放。4.4.原材料及能源消耗少，投資少。原材料及能源消耗少，投資少。5.RTM5.RTM技術(shù)適用范圍廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、技術(shù)適用范圍廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 模具設(shè)計(jì)和加工比較復(fù)雜模具設(shè)計(jì)和加工比較復(fù)雜50n纏繞成型（纏繞成型（Filament Winding） 是一種將

32、浸漬了樹脂的紗或絲束纏繞在回轉(zhuǎn)芯是一種將浸漬了樹脂的紗或絲束纏繞在回轉(zhuǎn)芯模（模（Mandrel）上、常壓下在室溫或較高溫度下固）上、常壓下在室溫或較高溫度下固化成型的一種復(fù)合材料制造工藝化成型的一種復(fù)合材料制造工藝,是一種生產(chǎn)各種是一種生產(chǎn)各種尺寸（直徑尺寸（直徑6mm-6m）回轉(zhuǎn)體的簡單有效的方法。）回轉(zhuǎn)體的簡單有效的方法。根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)，分根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)，分為為干法纏繞、濕法纏繞干法纏繞、濕法纏繞和和半干法纏繞半干法纏繞三種。三種。 5.2.1.4 纏繞成型纏繞成型 5152n其中，濕法纏繞是最普通的纏繞方法。從紗架上引其中，濕法纏繞是最

33、普通的纏繞方法。從紗架上引出的紗線經(jīng)集束后進(jìn)入膠槽浸漬樹脂后，經(jīng)刮膠器出的紗線經(jīng)集束后進(jìn)入膠槽浸漬樹脂后，經(jīng)刮膠器擠出多余的樹脂，再由小車上的繞絲頭鋪放在旋轉(zhuǎn)擠出多余的樹脂，再由小車上的繞絲頭鋪放在旋轉(zhuǎn)的芯模上。在纏繞成型過程中，紗線必須遵循一定的芯模上。在纏繞成型過程中，紗線必須遵循一定的路徑、滿足一定的纏繞線型。的路徑、滿足一定的纏繞線型。 53n芯模（芯模（Mandrels）結(jié)構(gòu)既有簡單的也有復(fù)雜的，其所結(jié)構(gòu)既有簡單的也有復(fù)雜的，其所用材料的種類繁多。一般情況下，纏繞制品固化后，用材料的種類繁多。一般情況下，纏繞制品固化后，芯模要從制品內(nèi)脫出。采用何種材料及結(jié)構(gòu)，取決于芯模要從制品內(nèi)脫出

34、。采用何種材料及結(jié)構(gòu)，取決于制品的形狀、體積、重量、內(nèi)腔表面光潔度、固化規(guī)制品的形狀、體積、重量、內(nèi)腔表面光潔度、固化規(guī)范及生產(chǎn)制品數(shù)量。常見種類有隔離板式、分片組合范及生產(chǎn)制品數(shù)量。常見種類有隔離板式、分片組合式、管式等。式、管式等。n內(nèi)襯內(nèi)襯是在纏繞前加在芯模外部，纏繞固化后粘附于制是在纏繞前加在芯模外部，纏繞固化后粘附于制品內(nèi)表面的一層材料。其主要作用是防止高壓氣體逸品內(nèi)表面的一層材料。其主要作用是防止高壓氣體逸漏（如高壓氣瓶）、滿足制品的高、低溫性能要求漏（如高壓氣瓶）、滿足制品的高、低溫性能要求（如火箭發(fā)動機(jī)殼體）、滿足制品的防腐性能要求（如火箭發(fā)動機(jī)殼體）、滿足制品的防腐性能要求（

35、如化工儲罐）。內(nèi)襯材料一般為鋁、橡膠或塑料等。（如化工儲罐）。內(nèi)襯材料一般為鋁、橡膠或塑料等。54n芯模設(shè)計(jì)的基本要求芯模設(shè)計(jì)的基本要求 要有足夠的強(qiáng)度和剛要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受制品成型加工過程中施加于芯模度，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，固的各種載荷，如自重、制品重，纏繞張力，固化應(yīng)力，二次加工時的切削力等；能滿足制化應(yīng)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、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橢圓度、錐度（脫模），表面光潔度和平整度等；保證產(chǎn)品固化后，能順利

36、從制品中脫出；等；保證產(chǎn)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。制造簡單，造價便宜，取材方便。5556575859纏繞成型的優(yōu)缺點(diǎn)纏繞成型的優(yōu)缺點(diǎn)與其他成型工藝相比，纖維纏繞成型工藝生產(chǎn)復(fù)合材料與其他成型工藝相比，纖維纏繞成型工藝生產(chǎn)復(fù)合材料制品具有如下特點(diǎn)：制品具有如下特點(diǎn)：n比強(qiáng)度高，可超過鈦合金。比強(qiáng)度高，可超過鈦合金。n制品質(zhì)量高而穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化生產(chǎn)。制品質(zhì)量高而穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化生產(chǎn)。n成本較低，通常采用無捻粗紗作原料，生產(chǎn)效率高。成本較低，通常采用無捻粗紗作原料，生產(chǎn)效率高。n制品呈各向異性，強(qiáng)度的方向性比較明顯；層間剪切制品呈各向異性，強(qiáng)度的方

37、向性比較明顯；層間剪切強(qiáng)度低。強(qiáng)度低。n制品的幾何形狀有局限性，僅適用于制造圓柱體、球制品的幾何形狀有局限性，僅適用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉(zhuǎn)體制品，對負(fù)曲率回轉(zhuǎn)體制品難體及某些正曲率回轉(zhuǎn)體制品，對負(fù)曲率回轉(zhuǎn)體制品難以纏繞；設(shè)備及輔助設(shè)備較多，投資較大。以纏繞；設(shè)備及輔助設(shè)備較多，投資較大。60 纏繞成型應(yīng)用很廣，在宇航及軍事領(lǐng)域用干制纏繞成型應(yīng)用很廣，在宇航及軍事領(lǐng)域用干制造火箭發(fā)動機(jī)殼體，火箭發(fā)射管、雷達(dá)罩、各造火箭發(fā)動機(jī)殼體，火箭發(fā)射管、雷達(dá)罩、各種兵器（如小型導(dǎo)彈、魚雷、水雷等）、直升種兵器（如小型導(dǎo)彈、魚雷、水雷等）、直升機(jī)部件（如螺旋槳、起落架、尾部構(gòu)件、穩(wěn)定機(jī)部件（如螺旋

38、槳、起落架、尾部構(gòu)件、穩(wěn)定器）。商業(yè)領(lǐng)域用于各種儲罐（如石油或天然器）。商業(yè)領(lǐng)域用于各種儲罐（如石油或天然氣儲罐）、防腐管道、壓力容器、煙囪管或襯氣儲罐）、防腐管道、壓力容器、煙囪管或襯里、車載升降臺懸臂、避雷針、化學(xué)儲存或加里、車載升降臺懸臂、避雷針、化學(xué)儲存或加工容器、汽車板簧及驅(qū)動袖、氣輪機(jī)葉片等。工容器、汽車板簧及驅(qū)動袖、氣輪機(jī)葉片等。纏繞成型的應(yīng)用纏繞成型的應(yīng)用61n拉擠成型拉擠成型（PultrusionPultrusion）是高效率生產(chǎn)連續(xù)、）是高效率生產(chǎn)連續(xù)、恒定截面復(fù)合型材的一種自動化工藝技術(shù)。恒定截面復(fù)合型材的一種自動化工藝技術(shù)。n將浸漬了樹脂膠液的連續(xù)纖維，通過成型模具，將

39、浸漬了樹脂膠液的連續(xù)纖維，通過成型模具，在模腔內(nèi)加熱固化成型，在牽引機(jī)拉力作用下，在模腔內(nèi)加熱固化成型，在牽引機(jī)拉力作用下，連續(xù)拉拔出型材制品。該工藝適用于制造各種連續(xù)拉拔出型材制品。該工藝適用于制造各種不同截面形狀的管、棒、角形、工字形、槽型、不同截面形狀的管、棒、角形、工字形、槽型、板材等型材。板材等型材。 5.2.1.5 拉擠成型拉擠成型 62 拉擠成型工藝原理如下圖所示，主要工藝步驟拉擠成型工藝原理如下圖所示，主要工藝步驟包括包括纖維輸送、纖維浸漬、成型與固化、夾持纖維輸送、纖維浸漬、成型與固化、夾持與拉拔、切割與拉拔、切割。1 1纖維；纖維；2 2分紗板；分紗板；3 3樹脂槽；樹脂槽

40、；4 4纖維分配器；纖維分配器；5 5預(yù)成型模；預(yù)成型模；6 6成型模具；成型模具；7 7牽引器；牽引器；8 8切割器切割器63各種拉擠型材各種拉擠型材64n拉擠成型拉擠成型工藝的特點(diǎn)工藝的特點(diǎn)是：是：1.1.設(shè)備造價低、生產(chǎn)效率高、可連續(xù)生產(chǎn)任意長的各種異設(shè)備造價低、生產(chǎn)效率高、可連續(xù)生產(chǎn)任意長的各種異型制品、原材料的有效利用率高，基本上無邊角廢料。型制品、原材料的有效利用率高，基本上無邊角廢料。2.2.它只能加工不含有凹凸結(jié)構(gòu)的長條狀制品和板狀制品。它只能加工不含有凹凸結(jié)構(gòu)的長條狀制品和板狀制品。3.3.制品性能的方向性強(qiáng)，剪切強(qiáng)度較低，必須嚴(yán)格控制工制品性能的方向性強(qiáng)，剪切強(qiáng)度較低，必須

41、嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。藝參數(shù)。 拉擠成型制品包括各種桿棒、平板、空心管或型材，廣拉擠成型制品包括各種桿棒、平板、空心管或型材，廣泛應(yīng)用于絕緣梯子架、電絕緣桿等電器材料，欄桿、管泛應(yīng)用于絕緣梯子架、電絕緣桿等電器材料，欄桿、管道等耐腐蝕結(jié)構(gòu)，釣魚桿、撐桿跳桿、高爾夫球拍桿、道等耐腐蝕結(jié)構(gòu)，釣魚桿、撐桿跳桿、高爾夫球拍桿、滑雪板等運(yùn)動器材中。滑雪板等運(yùn)動器材中。65 模壓成型（Molding）工藝是指將模壓料置于金屬對模中，在一定的溫度和壓力下，壓制成型為復(fù)合材料制品的一種成型工藝 5.2.1.6 模壓成型模壓成型 模壓示意圖模壓示意圖66 將經(jīng)過預(yù)混或預(yù)浸后的短纖維狀物料在模具中成將經(jīng)過預(yù)混或預(yù)浸后

42、的短纖維狀物料在模具中成型為復(fù)合材料制品，主要用于制備高強(qiáng)度異型復(fù)型為復(fù)合材料制品，主要用于制備高強(qiáng)度異型復(fù)合材料制品或具有耐腐蝕、耐熱等特殊性能的制合材料制品或具有耐腐蝕、耐熱等特殊性能的制品，樹脂基體一般采用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等，品，樹脂基體一般采用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等，玻璃纖維長度為玻璃纖維長度為30-50mm30-50mm，纖維含量為，纖維含量為5050-60-60( (質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)) )。短纖維料模壓法短纖維料模壓法 67 短纖維模壓料中玻璃纖維含量較大，要使玻璃纖維短纖維模壓料中玻璃纖維含量較大，要使玻璃纖維與樹脂一起流動是相當(dāng)困難的，只有在樹脂粘度足與樹脂一起流動是相當(dāng)困難的

43、，只有在樹脂粘度足夠大粘性很強(qiáng)，與纖維緊密地動結(jié)在一起的條件下，夠大粘性很強(qiáng)，與纖維緊密地動結(jié)在一起的條件下，才能使樹脂與纖維同時流動，這一特點(diǎn)決定了高強(qiáng)才能使樹脂與纖維同時流動，這一特點(diǎn)決定了高強(qiáng)度短纖維模壓成型工藝所用的成型壓力比其他工藝度短纖維模壓成型工藝所用的成型壓力比其他工藝方法要高。模壓成型工藝分為壓制前的準(zhǔn)備和壓制方法要高。模壓成型工藝分為壓制前的準(zhǔn)備和壓制兩個階段，其工藝流程如下：兩個階段，其工藝流程如下： 68模具預(yù)熱脫模劑涂刷料的稱量料預(yù)熱或預(yù)成型裝模壓制脫模打 底 及 輔助加工檢查成品后處理壓制前準(zhǔn)備壓制69 用不飽和聚酯樹脂作為粘結(jié)劑充分浸漬短切纖維或氈片、用不飽和聚酯

44、樹脂作為粘結(jié)劑充分浸漬短切纖維或氈片、經(jīng)增稠而得。片狀模塑料的經(jīng)增稠而得。片狀模塑料的特點(diǎn)特點(diǎn)是較低的模壓溫度和壓力，是較低的模壓溫度和壓力，尤其適合大面積制品的成型。尤其適合大面積制品的成型。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是設(shè)備造價高，設(shè)備操作是設(shè)備造價高，設(shè)備操作及過程控制較復(fù)雜，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求較高。成型工藝比較及過程控制較復(fù)雜，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求較高。成型工藝比較簡單，模壓時所需的溫度及壓力較低，成型速率快。模壓時簡單，模壓時所需的溫度及壓力較低，成型速率快。模壓時將片狀模塑料剪裁成所需的形狀，揭去兩面薄膜，按所需的將片狀模塑料剪裁成所需的形狀，揭去兩面薄膜，按所需的加料層數(shù)疊合后放在模具上即可按規(guī)定的工藝參

45、數(shù)壓制成型。加料層數(shù)疊合后放在模具上即可按規(guī)定的工藝參數(shù)壓制成型。 片狀模塑料（片狀模塑料（SMCSMC）模壓法）模壓法 70壓制前的準(zhǔn)備加料成型脫模修整成品校正71n氈料模壓法氈料模壓法：將浸氈機(jī)組制備的連續(xù)玻璃纖維預(yù)浸將浸氈機(jī)組制備的連續(xù)玻璃纖維預(yù)浸氈剪裁成所需形狀，在金屬對模中壓制成制品。氈剪裁成所需形狀，在金屬對模中壓制成制品。n碎布料模壓法碎布料模壓法：將浸漬過樹脂的玻璃布或其他織物將浸漬過樹脂的玻璃布或其他織物的下腳料剪成碎塊，在模具中壓制成型，該法適用于的下腳料剪成碎塊，在模具中壓制成型，該法適用于形狀簡單、性能要求一般的復(fù)合材料制品。形狀簡單、性能要求一般的復(fù)合材料制品。n層壓

46、模壓法層壓模壓法：該法是介于層壓與模壓之間的一種工該法是介于層壓與模壓之間的一種工藝，是將預(yù)浸漬的玻璃布或其他織物裁剪成所需形狀，藝，是將預(yù)浸漬的玻璃布或其他織物裁剪成所需形狀，在金屬對模中層疊鋪設(shè)壓制成異型制品，它適用于大在金屬對模中層疊鋪設(shè)壓制成異型制品，它適用于大型薄壁制品或形狀簡單而有特殊要求的制品。型薄壁制品或形狀簡單而有特殊要求的制品。72纏繞模壓法纏繞模壓法：該法是結(jié)合纏繞成型與模壓成型的一種該法是結(jié)合纏繞成型與模壓成型的一種工藝，是將預(yù)浸漬的玻璃纖維或布帶纏繞在一定的模型工藝，是將預(yù)浸漬的玻璃纖維或布帶纏繞在一定的模型上，再在金屬對模中加熱加壓成型制品，它適用于有特上，再在金屬

47、對模中加熱加壓成型制品，它適用于有特殊要求的管材或回轉(zhuǎn)體截面制品。殊要求的管材或回轉(zhuǎn)體截面制品。織物模壓法織物模壓法：該法是將預(yù)先織成所需形狀的二維或三該法是將預(yù)先織成所需形狀的二維或三維織物浸漬樹脂后，在金屬對模中壓制成型。它與一般維織物浸漬樹脂后，在金屬對模中壓制成型。它與一般模壓制品相比，有更好的重復(fù)性和可靠性，是發(fā)展具有模壓制品相比，有更好的重復(fù)性和可靠性，是發(fā)展具有特殊件能要求模壓制品的一種有效途徑。特殊件能要求模壓制品的一種有效途徑。73n定向鋪設(shè)模壓法定向鋪設(shè)模壓法：該法是按制品的受力狀態(tài)進(jìn)行定該法是按制品的受力狀態(tài)進(jìn)行定向鋪設(shè)，然后將定向鋪設(shè)的坯料放在金屬對模內(nèi)成型，向鋪設(shè)，然

48、后將定向鋪設(shè)的坯料放在金屬對模內(nèi)成型，這種方法適用于單向、雙向大應(yīng)力制品的制造。這種方法適用于單向、雙向大應(yīng)力制品的制造。n預(yù)成型坯模壓法預(yù)成型坯模壓法：先將玻璃纖維用吸附法制成與制先將玻璃纖維用吸附法制成與制品形狀相似的預(yù)成型坯，再把它放入金屬模具內(nèi)、預(yù)品形狀相似的預(yù)成型坯，再把它放入金屬模具內(nèi)、預(yù)成型坯上倒入配制好的樹脂，在一定的溫度壓力下壓成型坯上倒入配制好的樹脂，在一定的溫度壓力下壓制成型。這種方法適用于形狀復(fù)雜制品的制造，具有制成型。這種方法適用于形狀復(fù)雜制品的制造，具有材料成本低、容易實(shí)現(xiàn)自動化的優(yōu)點(diǎn)。材料成本低、容易實(shí)現(xiàn)自動化的優(yōu)點(diǎn)。74 袋壓成型工藝是在手糊成型的未固化制品上，

49、袋壓成型工藝是在手糊成型的未固化制品上，通過橡膠袋或聚乙烯、聚丙烯醇袋向其施加氣通過橡膠袋或聚乙烯、聚丙烯醇袋向其施加氣體或液體壓力使制品在壓力下密實(shí)、固化成型體或液體壓力使制品在壓力下密實(shí)、固化成型的工藝方法。袋壓成型工藝可分為兩種：的工藝方法。袋壓成型工藝可分為兩種：加壓加壓袋法和真空袋法袋法和真空袋法袋壓成型袋壓成型 75 加壓袋法加壓袋法：是在經(jīng)：是在經(jīng)手糊或噴射成型后未手糊或噴射成型后未固化的玻璃鋼表面放固化的玻璃鋼表面放上一個橡膠袋，固定上一個橡膠袋，固定好上蓋板，然后通入好上蓋板，然后通入壓縮空氣或蒸汽，使壓縮空氣或蒸汽，使玻璃鋼表面承受一定玻璃鋼表面承受一定壓力，同時受熱固化壓

50、力，同時受熱固化而得制品。而得制品。加壓袋法76 真空袋法真空袋法：是將經(jīng)：是將經(jīng)手糊或噴射成型后手糊或噴射成型后未固化的玻璃鋼，未固化的玻璃鋼，連同模具，用一個連同模具，用一個大的橡膠袋或聚乙大的橡膠袋或聚乙烯醇薄膜包上，抽烯醇薄膜包上，抽真空，使玻璃鋼表真空，使玻璃鋼表面受大氣壓力，固面受大氣壓力，固化后即得制品。化后即得制品。真空袋法77n注射成型（注射成型（Injection Molding）是樹脂基復(fù)合材）是樹脂基復(fù)合材料生產(chǎn)中的一種重要成型方法，它適用于熱塑性料生產(chǎn)中的一種重要成型方法，它適用于熱塑性和熱固性復(fù)合材料，但以熱塑性復(fù)合材料應(yīng)用最和熱固性復(fù)合材料，但以熱塑性復(fù)合材料應(yīng)用

51、最廣。增強(qiáng)纖維主要為短切玻璃纖維、其次為短切廣。增強(qiáng)纖維主要為短切玻璃纖維、其次為短切碳纖維（幾毫米長）。碳纖維（幾毫米長）。n注射成型工藝所得制品的精度高、生產(chǎn)周期短、注射成型工藝所得制品的精度高、生產(chǎn)周期短、效率較高、容易實(shí)現(xiàn)自動控制，除氟樹脂外，幾效率較高、容易實(shí)現(xiàn)自動控制，除氟樹脂外，幾乎所有的熱塑性樹脂都可以采用這種方法成型。乎所有的熱塑性樹脂都可以采用這種方法成型。注射成型工藝注射成型工藝 78n該方法是將顆粒狀樹脂、短切纖維送人注射腔該方法是將顆粒狀樹脂、短切纖維送人注射腔內(nèi)加熱熔化和混合均勻，并以一定的擠出壓力內(nèi)加熱熔化和混合均勻，并以一定的擠出壓力注射到溫度較低的密閉模具中、

52、經(jīng)過冷卻定型注射到溫度較低的密閉模具中、經(jīng)過冷卻定型后，開模便得到復(fù)合材料制品。后，開模便得到復(fù)合材料制品。整個過程包整個過程包括加料、熔化、混合、注射、冷卻硬化括加料、熔化、混合、注射、冷卻硬化和脫模和脫模等步驟。注射成型工藝要求樹脂與短等步驟。注射成型工藝要求樹脂與短切纖維的混合均勻，混合體系有良好的流動性，切纖維的混合均勻，混合體系有良好的流動性，而纖維含量不宜過高，一般在而纖維含量不宜過高，一般在3040左右。左右。79 離心成型工藝在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中，主要是用于制造離心成型工藝在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中，主要是用于制造管材（地埋管），它是將樹脂、玻璃纖維和填料按一管材（地埋管），它是將樹

53、脂、玻璃纖維和填料按一定比例和方法加入到旋轉(zhuǎn)的模腔內(nèi)，依靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)定比例和方法加入到旋轉(zhuǎn)的模腔內(nèi)，依靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使物料擠壓密實(shí)，固化成型。生的離心力，使物料擠壓密實(shí)，固化成型。離心成型工藝離心成型工藝 80n與纏繞加紗玻璃鋼管相比，其最大特點(diǎn)是剛度大，成本低，與纏繞加紗玻璃鋼管相比，其最大特點(diǎn)是剛度大，成本低，管壁可以按其功能設(shè)計(jì)成多層結(jié)構(gòu)。管壁可以按其功能設(shè)計(jì)成多層結(jié)構(gòu)。離心法制管質(zhì)量穩(wěn)定，離心法制管質(zhì)量穩(wěn)定，原材料損耗少，其綜合成本低于鋼管。離心玻璃鋼管的應(yīng)原材料損耗少，其綜合成本低于鋼管。離心玻璃鋼管的應(yīng)用前景十分廣闊，可廣泛應(yīng)用于給水及排水工程干管，油用前景十分廣闊，可廣

54、泛應(yīng)用于給水及排水工程干管，油田注水管、污水管、化工防腐管等領(lǐng)域。田注水管、污水管、化工防腐管等領(lǐng)域。815.2.1.7 夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù) 夾層結(jié)構(gòu)夾層結(jié)構(gòu)一般是由一般是由三層材料三層材料制成的復(fù)合材料。夾層復(fù)合制成的復(fù)合材料。夾層復(fù)合材料的材料的上下面層是高強(qiáng)度、高模量材料，中間層是較厚的上下面層是高強(qiáng)度、高模量材料，中間層是較厚的輕質(zhì)材料輕質(zhì)材料，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)材料的再復(fù)合。采用夾層結(jié)構(gòu)方式是為了提高材料的有效材料的再復(fù)合。采用夾層結(jié)構(gòu)方式是為了提高材料的有效利用率和減輕結(jié)構(gòu)重量。利用率和減輕結(jié)構(gòu)重量。 8

55、2 我國設(shè)計(jì)制造的玻璃鋼過街人行橋、公路橋、汽車和火車保溫泠藏車等，均采用了玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)，滿足了重量輕、強(qiáng)度高、剛度大、隔熱、保溫等多性能要求。在要求透微波的雷達(dá)罩中，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)已成為其它材料不能與之相比的專用材料。 83n蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮，蜂窩材料（玻璃布蜂窩、紙蜂窩或其它棉布及鋁蜂窩等）做夾芯層。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的重量輕，強(qiáng)度高，剛度大，多用作結(jié)構(gòu)尺寸大、強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結(jié)構(gòu)、雷達(dá)罩、反射面、冷藏車地板及箱體結(jié)構(gòu)等。 84玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點(diǎn)玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點(diǎn) 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮（面板），泡沫塑料做夾芯層

56、，泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是蒙皮和泡沫塑料夾芯層粘接牢固、受力不大和保溫隔熱性能要求高的部件，如飛機(jī)尾翼、保溫通風(fēng)管道及樣板等。 85 梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu)梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu) 這種帶頭作用層結(jié)構(gòu)的面板（蒙皮）為玻璃鋼薄板，夾芯層是玻璃鋼梯形板或矩形板。這種夾層結(jié)構(gòu)方向性強(qiáng)，僅適用于做高強(qiáng)平板，不宜用于彎曲形狀的制品。86 圓環(huán)形夾層結(jié)構(gòu)圓環(huán)形夾層結(jié)構(gòu) 是用玻璃鋼薄板作蒙皮，用玻璃鋼圓環(huán)做夾芯層。這種夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是芯材耗量少，強(qiáng)度比較高，平板受力無方向性，最適宜做采光用的透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板材，具有遮擋少、透光率高的特點(diǎn)。87n產(chǎn)品外形構(gòu)造及尺寸大小產(chǎn)品外形構(gòu)造及尺寸大小n材料性能

57、和產(chǎn)品質(zhì)量要求材料性能和產(chǎn)品質(zhì)量要求n產(chǎn)品生產(chǎn)批量大小和供貨時間產(chǎn)品生產(chǎn)批量大小和供貨時間n設(shè)備條件、技術(shù)水平等設(shè)備條件、技術(shù)水平等5.2.2 聚合物基復(fù)合材料成型工藝選擇聚合物基復(fù)合材料成型工藝選擇885.3 聚合物基復(fù)合材料的基本性能聚合物基復(fù)合材料的基本性能n聚合物基復(fù)合材料的聚合物基復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)突出優(yōu)點(diǎn)是是比強(qiáng)度及比模比強(qiáng)度及比模量高量高 比強(qiáng)度、比模量高比強(qiáng)度、比模量高89材料材料密度密度(g/cm3)拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度(GPa)彈性模量彈性模量( (102GPa)比強(qiáng)度比強(qiáng)度( (105cm)比模量比模量( (105cm)鋼鋼7.81.032.10.130.27鋁合金鋁合金2.

58、80.470.750.170.26鈦合金鈦合金4.50.961.140.210.25玻璃纖維復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料2.01.060.40.530.20碳纖維碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料環(huán)氧復(fù)合材料1.451.51.41.030.97碳纖維碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料環(huán)氧復(fù)合材料1.61.072.40.671.5有機(jī)纖維有機(jī)纖維/環(huán)氧復(fù)合材料環(huán)氧復(fù)合材料1.41.40.81.00.57硼纖維硼纖維/環(huán)氧復(fù)合材料環(huán)氧復(fù)合材料2.11.382.10.661.0各種材料的力學(xué)性能各種材料的力學(xué)性能90n纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在彈性常數(shù)、熱膨脹系數(shù)、彈性常數(shù)、熱膨脹系數(shù)、強(qiáng)度強(qiáng)度等方面具有明顯的各向異性。

59、通過鋪層設(shè)等方面具有明顯的各向異性。通過鋪層設(shè)計(jì)的復(fù)合材料，可能出現(xiàn)各種形式和不同程度計(jì)的復(fù)合材料，可能出現(xiàn)各種形式和不同程度的各向異性。的各向異性。n各向異性這一特性使復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的力學(xué)各向異性這一特性使復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為復(fù)雜化，但也可作為一種優(yōu)點(diǎn)在設(shè)計(jì)時加行為復(fù)雜化，但也可作為一種優(yōu)點(diǎn)在設(shè)計(jì)時加以利用。如采用合理的鋪層可在不同的方向分以利用。如采用合理的鋪層可在不同的方向分別滿足設(shè)計(jì)要求，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更為合理，能別滿足設(shè)計(jì)要求，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更為合理，能明顯地減輕重量和更好地發(fā)揮結(jié)構(gòu)的效能。明顯地減輕重量和更好地發(fā)揮結(jié)構(gòu)的效能。各向異性各向異性 91n金屬材料的疲勞破壞常常是沒有

60、明顯預(yù)兆的突金屬材料的疲勞破壞常常是沒有明顯預(yù)兆的突發(fā)性破壞，而聚合物基復(fù)合材料中纖維與基體發(fā)性破壞，而聚合物基復(fù)合材料中纖維與基體的界面能阻止裂紋擴(kuò)展。因此，其疲勞破壞總的界面能阻止裂紋擴(kuò)展。因此，其疲勞破壞總是從纖維的薄弱環(huán)節(jié)開始，逐漸擴(kuò)展到結(jié)合面是從纖維的薄弱環(huán)節(jié)開始，逐漸擴(kuò)展到結(jié)合面上，破壞前有明顯的預(yù)兆。大多數(shù)金屬材料的上，破壞前有明顯的預(yù)兆。大多數(shù)金屬材料的疲勞極限是其抗拉強(qiáng)度的疲勞極限是其抗拉強(qiáng)度的4050%，而碳纖維，而碳纖維/聚酯復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度極限可為其拉伸強(qiáng)度聚酯復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度極限可為其拉伸強(qiáng)度的的7080。耐疲勞性能好耐疲勞性能好 92n受力構(gòu)件的自振頻率除了與其