复合材料手糊成型工艺喷射成型
碳纤维复合材料加工工艺介绍
碳纤维复合材料加工工艺一、手糊成型工艺：在模具表面上涂抹脱模剂、胶衣，将事先裁好的碳纤维预浸布铺设在模具工作面上，在工作面上刷涂或喷射树脂胶液，达到所需要的厚度之后，成型固化、脱模、后处理。
在成型技术高度发达的今天，手糊工艺仍然具有工艺简便、投资低廉、适用面广的特点，在石油化工、储存容器、贮槽、汽车壳体等诸多领域有广泛应用。
其缺点是质地疏松、精度不高、表面粗糙、密度低，制品强度不高，并且主要依赖人工，质量不稳定，生产效率很低，难以批量化和标准化。
喷射成型工艺属于手糊成型工艺中低压成型工艺的一类，一般利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度后，再利用手工橡胶来回刷平，最后固化成型。
为改进手糊成型工艺而创造的一种半机械化成型工艺，在生产效率方面有一定的提高，多用来制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。
二、真空热压罐工艺：工艺过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料放置在热压罐内，在一定预设温度和压力下完成固化的过程。
热压罐是一种能够承受和调整温度、压力范围的专用压力容器。
坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面，然后依次用脱模布、吸胶毡、透气毡完全覆盖，并密封在真空袋内，再放入热压罐内。
在放入热压罐加温固化之前需要抽真空，然后在放入热压罐高温、加压、固化成型固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。
此种成型工艺适多用于制造整流罩、飞机舱门、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。
三、层压成型工艺：把一层层铺设的预浸料放置在上下平板模之间通过加压高温固化成型，这种工艺可以直接利用木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流动性能，进而进行改进与完善。
此种成型工艺主要用来生产不同规格、不同用途的复合材料板材。
具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定、利用批量化等特点，但是设备投资较大，成本较高。
四、缠绕成型：缠绕成型工艺的发展已经有半个世纪，随着缠绕技术的不断更新，缠绕工艺基本已经成型，并成为金属铝复合材料重要施工工艺之一。
2.碳纤维复合材料常用制作工艺与注意事项
碳纤维复合材料常用制作工艺主要有以下几种：1. 手糊成型工艺：在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。
手糊工艺适用于石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域，但其缺点是质地疏松、密度低，制品强度不高，而且主要依赖于人工，质量不稳定，生产效率很低。
2. 喷射成型工艺：属于手糊工艺低压成型中的一类，使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶锟按压，然后固化成型。
喷射成型工艺用于制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层，改进了手糊成型，提高了工作效率。
3. 层压成型工艺：将逐层铺叠的预浸料放置于上下平板模之间加压加温固化，这种工艺可以直接继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能，进行改进与完善。
层压成型工艺主要用来生产各种规格、不同用途的复合材料板材，具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。
4. 缠绕成型工艺：将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品。
缠绕成型工艺特别适用于制作圆柱体和空心器皿。
5. 挤拉成型工艺：先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型。
这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。
在制作碳纤维复合材料时，需要注意以下事项：1. 设计模具：根据产品设计要求，制作出具有相应形状和尺寸的模具，通常采用数控加工等技术。
2. 确定布料：根据设计要求，选择合适的碳纤维布料和树脂体系。
3. 预浸料制备：将碳纤维布料与树脂混合均匀，制备成预浸料。
4. 成型工艺：根据产品特点和设计要求，选择合适的成型工艺，如手糊成型、喷射成型、层压成型、缠绕成型或挤拉成型等。
5. 固化：将成型后的复合材料进行固化，通常采用热压罐固化、热风循环固化或红外线固化等方法。
6. 脱模：固化后的复合材料需要从模具中脱出，注意避免变形和损伤。
热固性复合材料成型工艺
（2）过氯乙烯脱模剂 配方：过氯乙烯粉5～10份 甲苯＋丙酮（1：1）95～90份 按比例将物料与溶剂混和搅拌，放入密闭容器中（不
能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。 （3）聚苯乙烯溶液脱模剂
配方：聚苯乙烯粉 5份 甲苯 95份
称量混合，搅拌均匀后，密封放置7天左右，若完全溶 解，搅拌均匀即可使用。
缺点：
劳动密集型的成型方法，生产效率低—喷射成型工艺 制品质量与操作者的技术水平有关 生产周期长 制品力学性能较其他方法低—袋压成型工艺
原材料
玻璃纤维及其织物
选择依据：容易被树脂浸润 有较好的形变性 满足制品的性能要求 价格便宜
种类：无捻粗纱 无捻粗纱布 短切原丝毡 加捻布 玻璃布袋
MPa
袋压成型工艺
装袋 固化
复合材料夹层结构的制造
概述
夹层结构有两层薄而高强度的面板材料，其间夹着一层 厚而轻质的芯材，是为了满足轻质高强要求发展起来的 一种结构形式。
面板材料：复合材料板、塑料板、铝板、胶合板等 夹芯材料：蜂窝芯材、泡沫塑料、强芯毯、软木等 优点：比强度高，表面光洁，结构稳定性好，承载能力
模具的结构形式
模具的结构
单模 阳模 对模 阴模
拼装模
❖ 模具材料选择：
（1）木材
要求均质、无节。常用红松、银杏、枣木等。木材模 具表面需要封孔处理。其特点是质轻、易加工；但不耐久 。适合于小批量生产小型制品。
（2）石膏
用半水石膏成型。制造简便，造价低；不耐用，怕冲 击，适合于小批量生产形状复杂的制品。
原材料：⑴模具用胶衣树脂：①固化放热和收缩小； ②优异的耐断裂、耐冲击性能；③优良的耐 热性、光泽度和硬度；④良好的涂刷性；⑤ 与制品胶衣色调相反 ⑵增强层树脂：①固化收缩率小；②韧性好； ③有易操作的黏度；④耐热性好
复合材料 第五章 复合材料的成型工艺
目前，随着科学和技术的不断发展，正向
着提高生产速度、热塑性和热固性树脂同时使
用的复合结构材料和方向发展。
生产大型制品，改进产品外观质量和提高
产品的横向强度都将是拉挤成型工艺今后的发 展方向。
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7. 注射成型工艺
注射成型是树脂基复合材料生产中的一
种重要成型方法，它适用于热塑性和热固性 复合材料，但以热塑性复合材料应用最广。
二是固化，即把已铺置成一定形状的叠层预 浸料，在温度、时间和压力等因素影响下使形状
固定下来，并能达到预期的性能要求。
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生产中采用的成型工艺
(1) 手糊成型 (3)真空袋压法成型 (2)注射成型 (4)挤出成型
(5)压力袋成型
(6)纤维缠绕成型
(7)树脂注射和树脂传递成型 (8)真空辅助树脂注射成型
④制品的纵向和横向强度可任意调整， 以适应不同制品的使用要求，其长度可根 据需要定长切割。
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拉挤制品的主要应用领域
(1)耐腐蚀领域。主要用于上、下水装置，工 业废水处理设备、化工挡板及化工、石油、造纸和
冶金等工厂内的栏杆、楼梯、平台扶手等。
(2)电工领域。主要用于高压电缆保护管、电
缆架、绝缘梯、绝缘杆、灯柱、变压器和电机的零
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注射成型工艺原理
注射成型是根据金属压铸原理发展起来的
一种成型方法。该方法是将颗粒状树脂、短纤维 送入注射腔内，加热熔化、混合均匀，并以一定 的挤出压力，注射到温度较低的密闭模具中，经 过冷却定型后，开模便得到复合材料制品。
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注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、
注射、冷却硬化和脱模等步骤。
加工热固性树脂时，一般是将温度较低的树 脂体系(防止物料在进入模具之前发生固化)与短 纤维混合均匀后注射到模具，然后再加热模具使 其固化成型。
复合材料工艺重点集结
绪论1.复合材料是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。
按基体材料不同可分为：金属基复合材料，无机非金属复合材料，树脂基复合材料。
2. 复合材料的主要性能特点：轻质高强，可设计性好，工艺性能好，热性能好，耐腐蚀性能好，电性能好，其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。
第一章1. 手糊成型：用纤维增强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。
2.手糊成型工艺的优点：1、不受尺寸、形状的限制；2、设备简单、投资少；3、工艺简单；4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。
3.手糊成型工艺的缺点1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；2、产品性能稳定性差；3、产品力学性能较低。
4.选用的原材料必须满足3点要求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5. 聚合物基体的选择选用原则：1.能在室温下凝胶、固化。
并在固化过程中无低分子物产生。
2.能配制成粘度适当的胶液、适宜手糊成型的胶液粘度为0.2Pa·S~0.5Pa·S。
3.无毒或低毒。
4.价格便宜。
6.不饱和聚酯树脂的固化原理：固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。
7.不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程，共聚反应过程的三个主要阶段：链引发、链增长、链终止。
8.不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。
9.交联剂要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物。
常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。
复合材料第五章复合材料的成型工艺
6. 拉挤成型工艺
拉挤成型工艺中，首先将浸渍过树脂 胶液的连续纤维束或带状织物在牵引装置 作用下通过成型模而定型；
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其次，在模中或固化炉中固化，制成具有 特定横截面形状和长度不受限制的复合材料， 如管材、棒材、槽型材、工字型材、方型材 等。
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一般情况下，只将预制品在成型模中加热到 预固化的程度，最后固化是在加热箱中完成的。
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注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、 注射、冷却硬化和脱模等步骤。
加工热固性树脂时，一般是将温度较低的树 脂体系(防止物料在进入模具之前发生固化)与短 纤维混合均匀后注射到模具，然后再加热模具使 其固化成型。
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在加工过程中，由于熔体混合物的流动 会使纤维在树脂基体中的分布有一定的各向 异性。
层压成型工艺的缺点是只能生产板材， 且产品的尺寸大小受设备的限制。
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4．喷射成型工艺
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚 酯树脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷 出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切 断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉 积到模具上。
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当不饱和聚酯树脂与玻璃纤维无捻粗纱 混合沉积到一定厚度时，用手辊滚压，使纤 维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成 制品。
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纤维缠绕方式和角度可以通过机械传动或计 算机控制。
缠绕达到要求厚度后，根据所选用的树脂类 型，在室温或加热箱内固化、脱模便得到复合材 料制品。
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利用纤维缠绕工艺制造压力容器时， 一般要求纤维具有较高的强度和模量， 容易被树脂浸润，纤维纱的张力均匀以 及缠绕时不起毛、不断头等。
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另外，在缠绕的时候，所使用的芯模应 有足够的强度和刚度，能够承受成型加工过 程中各种载荷（缠绕张力、固化时的热应力、 自重等），满足制品形状尺寸和精度要求以 及容易与固化制品分离等。
复合材料手糊成型工艺喷射成型
喷射成型工艺可以通过多层涂覆和叠层结构来加强产品的结构强度， 提高产品的承载能力和稳定性。
优化材料组合
喷射成型工艺可以方便地实现多种材料的组合和复合，通过优化材 料组合来提高产品的性能和功能。
05 复合材料手糊成型工艺喷 射成型的挑战与解决方案
气泡和空隙问题
总结词
气泡和空隙问题是在复合材料手糊成型工艺喷射成型过程中常见的问题，它们会影响产品的质量和性 能。
特点
成本低、灵活性高、适合小批量生产 ，广泛应用于船舶、汽车、建筑等领 域。
历史与发展
起源
起源于20世纪初，最初用于生产 玻璃钢船。
发展
随着技术的进步和新型材料的出 现，复合材料手糊成型工艺不断 改进，喷射成型技术逐渐成为主 流。
应用领域
01
02
03
船舶制造
用于制造船体、甲板、舱 室等。
汽车制造
喷嘴的设计对喷射效果和产品质 量有很大的影响，需要考虑到喷
射距离、角度、流量等因素。
喷射成型材料
喷射成型材料主要包括树脂和纤维两 种。树脂作为粘结剂，纤维作为增强 剂，通过合理的配比，可以制备出性 能优异的复合材料。
在喷射成型过程中，还需要添加一些 辅助剂，如消泡剂、流平剂等，以改 善产品的表面质量和力学性能。
应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，喷射成型工艺在制造高性 能、轻质复合材料方面具有巨大潜力，可应用于飞机结构、 卫星部件等领域。
汽车工业
汽车工业对材料性能和成本控制要求高，喷射成型工艺可 应用于制造汽车零部件，如发动机罩、车门等，提高生产 效率和降低成本。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能板、风力发电机等，喷射成型工 艺可用于制造高性能的复合材料部件，提高设备的效率和 稳定性。
包材技术丨复合材料的成型工艺,一起了解一下
包材技术丨复合材料的成型工艺，一起了解一下！导读从简单纸包装，到单层塑料薄膜包装，发展到复合材料的广泛使用。
复合包装能使包装内含物具有保湿、保香、美观、保鲜、避光、防渗透等特点，本文我们浅述复合材料的成型工艺，内容供优品包材系统的采供朋友们参考：一、基本概念复合材料的最大优点，就是它的性能比其组成材料要好得多。
一方面它可以改善组成材料的弱点，充分发挥其性能优势，例如玻璃和树脂的韧性和强度都不高，但用它们制成的复合材料--玻璃钢的比强度、比刚度和韧性却很高；另一方面可以根据结构和受力要求制成预定的性能分布，对材料进行优化设计。
1.复合材料的分类1)按材料的作用分类结构复合材料和功能复合材料。
2)按基体材料分类树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料和碳/碳复合材料等。
3)按增强材料的性质和形态分类层叠复合材料、细粒复合材料、连续纤维复合材料、短切纤维复合材料、碎片增强复合材料和骨架复合材料等。
2.复合材料的特点1)比强度和比刚度高2)抗疲劳性好3)高温性能好4)减振性能好5)断裂安全性高6)可设计性好二、复合材料用原料1、增强材料(1)碳纤维(2)硼纤维(3)芳纶(4)玻璃纤维(5)碳化硅纤维(６)晶须2、基体材料(1)热固性树脂(2)热塑性树脂3、夹层结构材料夹层结构一般由两层薄的高强度板和中间夹着一层厚而轻的芯结构构成。
三、复合材料的增强机制和复合原则1.增强原理复合材料的复合不是由基体和增强两种材料简单的组合而成，而是两种材料发生相互的物理、化学、力学等作用的复杂组合过程。
2.复合原则以纤维增强复合材料为例，说明复合材料的复合原则。
复合材料中基体起粘结作用，因而基体必须具备如下特点：1）对纤维具有好的润湿性，从而使基体与增强材料间具有较强的结合力，使分离的纤维粘为一个整体，保证纤维的合理分布。
2）基体应具有较好的塑性和韧性，能够延缓裂纹的扩展。
3）基体能够很好地保护纤维表面，不产生表面损伤、不产生裂纹。
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喷射成型工艺的发展
• 喷射成型是为改进手糊成型而创造的一种 半机械化成型工艺. 目前喷射成型在各种成型方法中所占比重 很大,美国占27%，日本占16%，用以制造 汽车车身、船身、浴缸、异形板、机罩、 管道与贮罐的过渡层等.
目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口。
喷射成形工艺流程
玻璃纤维无捻粗纱 聚酯树脂 加热 模具
引发剂
促进剂
静态混合
切割喷枪
喷射成型
辊压
脱模
固化
喷射成型的分类
按照胶液喷射动力可以分为: 气动型 液压型 按照胶液混合形式可以分为: 内混合型 外混合型 先混合型
• 气动型是空气引射喷涂系统，靠压缩空气 的喷射将胶液雾化并喷涂到芯模上。 • 缺点：部分树脂和引发剂烟雾被压缩空气 扩散到周围空气中，因此这种形式已很少 使用了。 • 液压型是无空气液压喷涂系统。靠液压将 胶液挤成滴状并喷涂到模具上。 • 优点：因为没有压缩空气喷射造成的扰动， 所以没有烟雾，材料浪费少。
复合材料手糊成型工艺 ——喷射成型
• 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、袋 压成型、热压釜成型以及树脂传递模塑 （RTM）和反应注射模塑（RIM）成型等。
喷射成型定义
• 将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从 喷枪两侧（或是在喷枪内混合）喷出，同 时将切断的玻纤无捻粗纱，由喷枪中心喷 出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上， 当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤 维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。
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喷射成型的优点： ①用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本； ②生产效率比手糊的高2～4倍； ③产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树 脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好； ④可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗； ⑤产品尺寸、形状不受限制。 其缺点为：①树脂含量高，制品强度低； ②产品只能做到单面光滑； ③现场污染大，有害工人健康。
• 内混合型是将树脂和引发剂分别送到喷枪头部的紊流混合 器充分混合。 • 优点：引发剂不与压缩空气接触，不产生引发剂蒸汽。 • 缺点：喷枪易堵，必须用溶剂及时清洗。 • 外混合型是引发剂和树脂在喷枪外的空气中相互混合。 • 缺点：由于引发剂在同树脂混合前必须先与空气接触，而 引发剂又容易挥发，因此既浪费材料又引起环境污染。 • 先混合型是将树脂、引发剂和促进剂先分别送至静态混合 器充分混合，然后再送至喷枪喷出。
喷枪
喷射设备
喷射现场