复合材料工艺及设备(1) PPT课件
复合材料工艺及设备原材料优秀课件
产品性能、用途差异很大，其形态可从极 低的粘度到高熔点的固体.
1. 环氧树脂的特性
（2）固化容易 根据实际要求选用不同的固化剂和环
氧体系，可在0--180°C范围内快速或缓慢 固化。
1. 环氧树脂的特性
（3）成型收缩率低 固化时无水或挥发物发生，因而收缩
通用型树脂主要是邻苯型不饱和聚 酯树脂，亦包括部分间苯型不饱和聚酯 树脂，它们大多用于手糊玻璃纤维增强 塑料制品。
(2)耐热型树脂
要求不饱和聚酯树脂在高温下应用 ，热变形温度较低的通用型树脂就不适 用。
耐热型树脂的热变形温度应不小于 110℃。
(3)耐化学型树脂
这类树脂具有优异的耐腐蚀性能和 耐水性能，商品树脂主要有双酚A型不 饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、间苯型不 饱和聚酯树脂和卤代聚酯树脂等。
复合材料工艺及设备原材 料
原材料：基体材料 增强材料 添加剂
聚合物基 复合材料
金属基 复合材料
基体材料
无机非金属基 复合材料
聚合物基体材料： 热固性树脂、热塑性树脂、橡胶
增强材料：
各种纤维，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶 纤维、高密度聚乙烯纤维等。
2、1 基体材料
热固性树脂
1.不饱和聚酯树脂 2．环氧树脂 3. 酚醛树脂 热塑性树脂
• 酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞 行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的 结构材料有着非常重要的用途。
2.1.4 其它热固性树脂
1. 三聚氰胺甲醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和
甲醛缩聚而成的热固性树脂。 用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压
板具有高的力学性能、优良的耐热性和 电绝缘性及自熄性。
复合材料的连接ppt课件
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4> 缝合方向
缝合方向对复合材料的性能影响较 大,常采用的缝合角度为0º、45º和90º。 缝合方向对正交对称层合板的拉伸强度 有较大影响, 0º缝合引起的强度降小,45º 和90º缝合引起的强度降基本相同
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缝合对复合材料力学性能影响
缝合对复合材料平面性能的影响 (1)面内拉伸强度 (2)面内弯曲性能 (3)面内压缩强度 缝合对复合材料层间性能的影响
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(2) z-pinning连接
1.概念 2.种类
3. z-pinning技术应用
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1.概念
z-pinning 技术主要用于增强铺层预浸料或 泡沫夹层复合材料，它借鉴了缝合复合材料中 不连续缝线方法，在固化前的预浸料或泡沫夹 层厚度方向直接嵌入刚性的短棒，这种短棒通 常称为 z-pin
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UAZ技术
该技术采用了一种超声波发生装置,超声波 可以带动枪头触角高频振动,最大输出功率下, 振幅可达20um,频率20 kHz。接触角头高频震动 可以降低嵌入z-pin需要的作用力,振动产生的热 还可以使树脂软化,易于z-pin的转移
工艺流程：（1）
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（2）
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Байду номын сангаас
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（4）
分层的存在 将造成复合 材料层合板 结构强度和 刚度的降低, 使其性能得 不到充分的 发挥。
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因此,如何抑制 复合材料层合 板的分层损伤, 提高其层间强 度和抗分层、 抗冲击的能力 是使用复合材 料层合板时所 必须解决的问 题
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B 技术原理
其原理是通过缝合手段,使复合材料在 垂直于铺层平面的方向得到增强,从而 提高材料层间损伤容限
复合材料的成型工艺课件
注射成型工艺
注射成型工艺是将热塑性或热固 性复合材料加热至熔融状态，然 后通过注射机将其注入模具中，
冷却后脱模得到制品的工艺。
该工艺适用于制备大型、结构复 杂的制品，如家电外壳、汽车零
部件等。
注射成型工艺具有生产效率高、 自动化程度高等优点，但模具成 本较高，且对材料性能要求较高
。
层压成型工艺
层压成型工艺是将多层复合材料叠合 在一起，然后在压力和温度作用下使 其粘合在一起并成型的一种工艺。
随着科技的发展，对复合材料的 性能要求越来越高，复合材料成 型工艺正朝着高性能化的方向发
展。
智能化
智能化成型工艺能够提高生产效率 和产品质量，是复合材料成型工艺 的重要发展方向。
绿色化
环保意识的提高，对复合材料的生 产过程中的环保要求也越来越高， 绿色化成型工艺成为未来的发展趋 势。
复合材料成型工艺面临的挑战
。
体育器材领域的应用实例
总结词
轻量、高强度、耐用
VS
详细描述
体育器材领域也是复合材料应用的重要领 域，如滑雪板、羽毛球拍、自行车车架等 。这些应用主要得益于复合材料的轻量、 高强度和耐用等特性，能够提高运动器材 的性能和寿命。
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复合材料成型工艺的发展趋势与挑战
复合材料成型工艺的发展趋势
高性能化
热压成型工艺的原理与特点
热压成型工艺原理
热压成型是利用热塑性复合材料的热塑性，在加热、加压条 件下，将材料加热至熔点或软化点，然后在压力作用下使材 料塑性变形并贴合在模具表面，冷却固化后形成所需形状的 制品。
热压成型特点
热压成型工艺具有生产效率高、制品尺寸精度高、表面质量 好等优点，适用于生产形状复杂、尺寸精度要求高的复合材 料制品。
复合材料ppt
复合材料ppt复合材料是由两种或两种以上的不同性质的材料组成的,其特有的性能是单一材料所不具备的。
本文将介绍复合材料的定义、特点、分类、制备方法以及应用领域等方面内容。
一、定义复合材料是由两种或两种以上的材料按一定的方式组合而成的材料。
在组合过程中，各种材料之间可以有各种各样的界面形式，包括物理界面、化学界面和机械界面等。
复合材料的性能在很大程度上取决于各种材料之间的界面性质。
二、特点1. 复合材料具有很高的比强度和比模量，其强度和刚度远远高于单一材料。
2. 复合材料的力学性能可以通过改变材料组合方式和纤维布置方式来调节和设计。
3. 复合材料具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗各种化学介质的腐蚀。
4. 复合材料具有较低的热膨胀系数，能够在高温和低温条件下保持较好的尺寸稳定性。
三、分类根据组分材料的不同，复合材料可以分为无机复合材料和有机复合材料两大类。
1. 无机复合材料：由无机材料与无机材料组合而成，如轻质复合材料、陶瓷复合材料等。
2. 有机复合材料：由有机材料与无机材料或有机材料与有机材料组合而成，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
四、制备方法1. 压制法：将纤维和树脂料混合后，通过加热和压制的方式将其制成板材或型材。
2. 浸渍法：将纤维逐步浸入树脂中，使其充分浸润，并通过干燥和固化来形成复合材料。
3. 喷涂法：将纤维和树脂分别喷射到模具内，在模具内干燥和固化形成复合材料。
4. 熔融法：将纤维和树脂料一起加热熔化，并通过挤出或注塑的方式制备复合材料。
五、应用领域复合材料具有广泛的应用前景，已广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、电子设备、医疗器械等领域。
1. 航空航天领域：复合材料具有优异的比强度和比刚度，用于飞机、导弹等载体的结构件制造。
2. 汽车制造领域：复合材料能够减轻汽车自重，提高燃油经济性，用于制造车身、悬挂系统等零部件。
3. 建筑领域：复合材料具有良好的防火性能和抗震性能，用于制造高层建筑、桥梁等结构件。
复合材料工艺详解(共35页)
复合材料(fù hé cái liào)工艺详解——热固与热塑树脂(shùzhī)热固性树脂(shùzhī)成型工艺手糊成型(chéngxíng)工艺（手糊类）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(zhǐshù)：5.5～6.5；贮存(zhùcún)时间：25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度(hòudù)与层数计算①手糊制品(zhìpǐn)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。
复合材料的制造方法PPT课件
▪ 穿刺技术与缝合技术的出现和应用极大改进了复合材料的
断裂韧性，意味着复合材料能够承受更高冲击强度和剥离
应力。该技术比缝合技术更具发展潜力，主要是因为其节
省了高成本的缝合机，尺寸不受限制，特别是能够进行局
部结构的加强，因此是未来飞机机体应用的关键技术。
.
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（3） 三维机织
▪ 该工艺目前已经广泛用于复合材料工业，主 要用于生产单层、宽幅织物，作为复合材料 的增强体。三维异型整体机织技术是国外上 世纪80年代发展起来的高新纺织技术，它创 造了一类新的复合材料结构形式。采用三维 异型整体机织技术制造的复合材料制件具有 整体性和力学的合理性两大特点，是一种高 级纺织复合材料。其突出特点是纺织异型整 体织物，如T形、U形、工形、十字形等型 材和圆管等，灵活的机织工艺还可以创造出 许多新的复杂形状织物。
➢粉末冶金（热压、 ➢粉体烧结 机械合金化、SPS） ➢反应成形 ➢合金箔扩散键合 ➢拉拔等机加工成 形
气相工艺
➢PVD（物理气相 沉积）
.
➢CVD（化学气相
沉积）
➢CVI（化学气相
渗透）
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塑料基复合材料的制备成形
.
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4.2 树脂基复合材料
▪ 先进复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳、各向异性 和可设计性、材料与结构的一次成型等性能，自上世纪60 年代问世以来，很快获得广泛应用，成为航空航天4大材料 之一。随着其材料性能和制造技术的不断改进，复合材料 未来在战斗机、大型军用运输机、无人机等平台上必将占 有重要地位。
技术进行加热和加压。这样生产出的结构件相对于同样的
铝合金零件重量减少25%，成. 本降低20%。
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（2） 穿刺
▪ 穿刺是复合材料结构三维加强的一种简单方法，在某些方 面优于缝合技术。但是它不能用于制造预成形体。在这个 工艺中利用薄的削棒以正确的角度在固化前或固化时插入 二维的碳纤维环氧复合材料层板中，从而获得三维增强复 合材料结构。Z向削棒可以是金属材料，也可采用非金属材 料。削棒插入的方式有两种，一是采用真空袋热压的方法， 二是采用超声技术。
复合材料.ppt1
b. 非双酚型
• •
链内含有环氧基，交联密度高，结合强度及耐热性均提高。 三聚氰酸环氧含三氮杂环，有自熄性，耐电弧性好。
c. 胺基环氧 结构中含高极性的酰胺键（-NHCO-），粘结性好，力学性能 较高；但耐水性差，电性能有所下降。 d. 脂环族环氧 结构中不含苯环，含脂环 ，稳定性更高，热学性能好， 耐紫外线，不易老化。粘度低，工艺性好。 e. 脂肪族环氧 --- 高韧性环氧 无六环状硬性结构，冲击韧性好，但与纤维结合力较差。
材料的基材。
二. 金属基材料
Al、Mg、Ti、Ni、Cu、Fe、Co、Zn、Pb及其合金， 金属间化合物（TiAl、NiAl等） 选材原则： 1．使用要求 • • 航天航空：选轻金属 高性能发动机： 工模具： Al、Mg及其合金 Ti、Ni及其合金
•
• •
汽车发动机活塞汽缸套：
集成电路散热元件：
Al合金
Tm低，化学活性高 Tm高，化学活性低
•
Ti
Tm高，化学活性高
三. 陶瓷材料
目的：增韧 基体材料：新型陶瓷 • • • Al2O3、ZrO2、MgO、SiO2、莫来石 TiC、SiC Si3N4、Sialon
•
•
TiB2、Be2B、Be4B
MoSi2
§3. 增强材料
玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 SiC纤维 B纤维 Al2O3纤维 金属丝 金属和陶瓷基 低档 高档 中档 20～40元/Kg 600～1000元/ Kg 200～400元/ Kg
Fe、Co、Ni、Ag、Cu Ag、Cu、Al
2.环境温度
<450℃
Al、Mg
450～700℃
700～1000℃
Ti合金
1复合材料工艺及设备-33页精选文档
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。
复合工艺 ppt课件
1－涂布机
2－放卷机
3－干燥通道 4－收卷机
5－冷却工位 6－复合机
7－放卷机
特点
1.适用基材范围广。 2.有良好的粘合性能，再加热时也不会剥离。 3.操作简单，生产效率高。 4.粘合强度大，并有良好的耐热性和耐化学药品性，可用作耐高温蒸煮袋等。 5.成本高，有溶剂残留和环境污染问题。
粘合剂的种类
单联式挤出复合工艺流程图
1－放卷
2－导棍
3－效形辊 4—烘箱
5－空隙 6－T型模头 9－夹紧辊 10－冷却辊
7－挤出机 8－塑模板 11－夹层基材 12－收卷
双联式挤出复合工艺流程图 1－放卷 2－导辊 3－效形辊 4－烘箱
5－挤出机 6－夹层基材 7－挤出机 8－收卷
特点
.主要使用LDPE树脂作 为黏合剂。 2.PE既是粘合剂又作为 复合结构层，生产成本 较低。 3.从挤出到复合一次完 成，生产效率高。 4.挤出复合温度高，其 复合薄膜比手法复合薄 膜柔软。
过大会使得温度损失加 大，影响复合牢度 一般控制在50-150mm
复合速度
速度越快，涂覆层约薄， 黏合强度降低 根据复合强度要求而定 一般控制在150m/min以下 冷却温度 冷却辊表面一般为20-35度
挤出复合常见故障和解决方法
透明度不佳
原因：挤出温度过高， 冷却不足，聚乙烯牌 号不合适 涂层厚度不均
原因：出膜口温度不 均匀，出料不够，波 形出料
调节机头温度，口模 间隙、消除薄点，提 高上膜两端温度 缩孔龟裂
挤出温度过低，塑化 不良，不同树脂混合
–先印刷再复合，印刷层被夹在基 材中间，既增加印刷的色泽和牢 固度，又避免油墨中有害物质对 内装物的危害。
复合的方法与工艺
2019年复合材料工艺及设备.ppt
刘雄亚 谢怀勤 主编 武汉工业大学出版社
第一章 绪论
课件
1.1
第一章 绪论
1.1 复材发展的概况
说明：复合材料（Composite Materials ）， 以
复 下简称CM
材 一、CM的定义
发 （各教科书说法不同，意见基本一致，没有完全统一 展 的说法）
的 概
广义的定义：
况
CM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
• 力学设计——给制品一定的强度和刚度
的 • 功能设计——给制品除力学性能外的其他性能
基 本
例如：化工厂的天窗
性 能
正是由于复合材料的可设计性，我们可以根据制品的 需要重点设计某一种或几种物理性能，一些不需要的性能 可以不去考虑，从而降低总成本。
第一章 绪论
课件
1.2 CM
3、工艺性能好
复合材料的工艺性能十分优越，其成型方法多种多样，成型 条件机动灵活。
的
材料名称
基
钢
本
性
铝
能
玻纤/聚酯CM
碳纤/环氧CM
比强度 0.13 0.17 0.53 1.03
比模量 0.27 0.26 0.21 0.21
第一章 绪论
课件
1.2 CM
• 2、可设计性好 是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。
• 可设计性是指：设计人员可根据所需制品对力学及其它性 能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计。具体 体现在以下两个方面：
的 基 本
• •
•
2 、基体材料的性能及含量 3 、界面的结合情况 燃烧性能主要取决于2、3