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聚合物基复合材料陶瓷基复合材料 上海交通大学 材料科学与工程学院 2010.12.18 聚合物基复合材料内容 概述 制作工艺与方法 应用 参考文献 复合材料 冯小明，张崇才 重庆大学出版社 2007.9 索书号：TB33/56 胶布制备工艺过程 工艺流程 树脂 热处理或化学处理 配胶 浸胶 烘干 胶布中间贮存 胶布带搭接 卷盘 布带缠绕 卷管 叠合 层压 玻璃布 生产复合板材、管材以及布带缠绕制品的半成品 玻璃布经化学处理或热处理后，浸渍树脂胶液，并控制胶含量。在一定温度、时间条件下烘干，除去大部分溶剂等挥发物并使树脂有一定程度的固化，即得需要的玻璃纤维胶布。 层压成型工艺过程 预浸胶布制备、胶布裁剪、叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序 缠绕工艺： 将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。 决定产品形状的模具 绕线筒 张力控制器 预浸槽 小车 吐丝嘴 芯模 基本纤维缠绕机 缠绕工艺流程图 浸胶 胶纱纱锭 张力控制 固化 打模喷漆 脱模 芯模制造 胶液配制 纱团 集束 烘干 络纱 加热粘流 纵、环向缠绕 张力控制 纵、环向缠绕 成品 湿法缠绕成型工艺 干法缠绕成型工艺 干法缠绕 将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。 湿法缠绕 将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。 半干法缠绕 将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。 工艺过程： 先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。 1、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材料； 2、生产过程连续，自动化程度高； 3、工艺易掌握及产品质量稳定等。 只能生产线型制品 注射成型适用于热塑性和热固性复合材料，以热塑性复合材料应用最广。 注射成型 将粒状或粉状的纤维—树脂混合料从注射机的料斗送入机筒内，加热熔化后由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低的闭合模内，经过冷却定型后，脱模得制品。 间歇式操作过程 注射成型相对于模压成型的特点： (1) 成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。 (3) 闭模成型，能提高产品精度，保证质量，减少后加工工作量。 (4) 可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内嵌件变形或位移。 (5) 生产效率高，成本低。 注射成型的缺点： (1) 不适用于长纤维增强的产品，一般纤维长度小于7mm (2) 模具质量要求高 注射过程中，物料在模内流动充模，玻璃纤维对模具磨损较大，模具必须采用硬度较高的合金钢材料或模具表面经过硬化处理，故造价较贵。 注射成型工艺原理 (1) FRTP注射成型原理 增强粒料在注射机的料筒内加热熔化至粘流态，以高压迅速注入温度较低的闭合模内，经冷却使物料恢复玻璃态并保持模腔形状，然后开模取出制品。 FRTP的注射成型过程主要产生物理变化 (2) FRP注射成型原理 FRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程 注射料在加热过程中温度升高，粘度下降，但随着时间的延长，分子间的交联反应增加，粘度又会上升。实际加热过程应综合考虑两种作用的影响。 热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系 加热时间 粘度 A O B 预浸渍料加入料筒，适当加温加压，当物料运动到喷嘴时，粘度应达到最低值，并被迅速注入模腔。在热压作用下固化定型，然后开模取出制品。 FRP注射成型过程： FRTP和FRP的注射成型特点对比 (1) FRTP可以反复加热塑化，物料的熔融和硬化完全是物理变化；FRP加热固化后不能再塑化，固化过程为不可逆反应。 (2) FRTP受热时，物料由玻璃态变为熔融的粘流态，料筒温度要分段控制，其塑化温度应高于粘流温度，但低于分解温度；FRP在料筒中加热时，树脂分子链发生运动，物料熔融，但接着会发生化学反应、放热，加速化学反应过程。因此，FRP注射成型的温度控制要比FRTP严格得多。 (3) FRTP注射成型时，料筒温度必须高于模具温度，物料在模腔内冷却时会引起体积收缩，故需要有相应的料垫传压补料，FRP注射成型时，料筒温度低于模具温度，物料在模腔内发生固化收缩的同时，也发生热膨胀，因此，充模后不需要补料。 作业：比较FRTP和FRP的注射成型各有哪些特点？ 树脂传递模塑(Resin Transfer Molding, RTM) 工艺过程： 将热固性树脂及固化剂混合均匀后注入事先铺有玻璃纤维