复合材料成型工艺培训课件(PPT 34页)
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复合材料的成型工艺PPT课件
47
第47页/共256页
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。
48
第48页/共256页
常用的芯模材料有石膏、石蜡、金 属或合金、塑料等，也可用水溶性高分 材料，如以聚烯醇作粘结剂制成芯模。
49
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连续纤维缠绕技术的优点
首先，纤维按预定要求排列的规整度和精度 高，通过改变纤维排布方式、数量，可以实现等 强度设计，因此，能在较大程度上发挥增强纤维 抗张性能优异的特点，
50
第50页/共256页
其次，用连续纤维缠绕技术所制得 的成品，结构合理，比强度和比模量高， 质量比较稳定和生产效率较高等。
51
第51页/共256页
连续纤维缠绕技术的缺点
设备投资费用大，只有大批量生产时 才可能降低成本。
52
第52页/共256页
连续纤维缠绕法适于制作承受一定 内压的中空型容器，如固体火箭发动机 壳体、导弹放热层和发射筒、压力容器、 大型贮罐、各种管材等。
53
第53页/共256页
近年来发展起来的异型缠绕技术，可 以实现复杂横截面形状的回转体或断面呈 矩形、方形以及不规则形状容器的成型。
54
第54页/共256页
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；
55
第55页/共256页
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。
56
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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。
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常用的芯模材料有石膏、石蜡、金 属或合金、塑料等，也可用水溶性高分 材料，如以聚烯醇作粘结剂制成芯模。
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连续纤维缠绕技术的优点
首先，纤维按预定要求排列的规整度和精度 高，通过改变纤维排布方式、数量，可以实现等 强度设计，因此，能在较大程度上发挥增强纤维 抗张性能优异的特点，
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其次，用连续纤维缠绕技术所制得 的成品，结构合理，比强度和比模量高， 质量比较稳定和生产效率较高等。
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连续纤维缠绕技术的缺点
设备投资费用大，只有大批量生产时 才可能降低成本。
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连续纤维缠绕法适于制作承受一定 内压的中空型容器，如固体火箭发动机 壳体、导弹放热层和发射筒、压力容器、 大型贮罐、各种管材等。
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近年来发展起来的异型缠绕技术，可 以实现复杂横截面形状的回转体或断面呈 矩形、方形以及不规则形状容器的成型。
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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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第55页/共256页
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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聚合物复合材料工艺课件
采用喷射成型工艺生产的重卡高顶普通列车的前端普通列车前端体积大结构较为复杂通常采用喷射成型制得缠绕成型是一种将浸渍了树脂的连续纤维预浸纱丝束或布带通过缠绕机控制张力和缠绕角以一定方式按照一定规律缠绕在回转芯模上常压下在室温或较高温度下固化成型的一种复合材料制造工艺
关于聚合物复合材料工艺
第一页，本课件共有58页
料将增强材料粘结在一起的一种成型方法 。
在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好
的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树
脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止，然后进行 固化、脱模、后处理及检验等。
第十页，本课件共有58页
第二十一页，本课件共有58页
第二十二页，本课件共有58页
普通列车的前端
普通列车前端体积大，结构较为复杂，
通常采用喷射成型制得
（3） 缠绕成型
芯模
缠绕控制
小车及树脂
纤维
缠绕成型是一种将浸渍了树脂的连续纤维（预浸纱、丝束或布带）通 过缠绕机控制张力和缠绕角，以一定方式按照一定规律缠绕在回转芯模上、 常压下在室温或较高温度下固化成型的一种复合材料制造工艺。
第十一页，本课件共有58页
手糊成型工艺流程
手糊成型常用的树脂体系有不饱和聚酯树脂胶液、环氧树脂胶液；33号胶 衣树脂（间苯二甲酸型胶衣树脂），耐水性好；36PA胶衣树脂，自熄性胶衣树脂（ 不透明）；39号胶衣树脂,耐热自熄性胶衣树脂；21号胶衣树脂（新戊二醇型） ，耐水煮、耐热、耐污染、柔韧、耐磨胶衣。
第4章 聚合物基复合材料的工艺
4.1 概述 4.2 成型工艺方法 4.3 模具与辅助材料 4.4 复合材料成型用半成品的制备工艺
关于聚合物复合材料工艺
第一页，本课件共有58页
料将增强材料粘结在一起的一种成型方法 。
在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好
的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树
脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止，然后进行 固化、脱模、后处理及检验等。
第十页，本课件共有58页
第二十一页，本课件共有58页
第二十二页，本课件共有58页
普通列车的前端
普通列车前端体积大，结构较为复杂，
通常采用喷射成型制得
（3） 缠绕成型
芯模
缠绕控制
小车及树脂
纤维
缠绕成型是一种将浸渍了树脂的连续纤维（预浸纱、丝束或布带）通 过缠绕机控制张力和缠绕角，以一定方式按照一定规律缠绕在回转芯模上、 常压下在室温或较高温度下固化成型的一种复合材料制造工艺。
第十一页，本课件共有58页
手糊成型工艺流程
手糊成型常用的树脂体系有不饱和聚酯树脂胶液、环氧树脂胶液；33号胶 衣树脂（间苯二甲酸型胶衣树脂），耐水性好；36PA胶衣树脂，自熄性胶衣树脂（ 不透明）；39号胶衣树脂,耐热自熄性胶衣树脂；21号胶衣树脂（新戊二醇型） ，耐水煮、耐热、耐污染、柔韧、耐磨胶衣。
第4章 聚合物基复合材料的工艺
4.1 概述 4.2 成型工艺方法 4.3 模具与辅助材料 4.4 复合材料成型用半成品的制备工艺
复台材料成型工艺PPT课件
树脂转移模塑成形法（RTM）
缺点
1）不易制作较小产品； 2）因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用模具要重和 复杂，价位也高一些； 3）能有未被浸渍的材料，导致边角料浪费。
树脂转移模塑成形法（RTM）
典型产品 小型飞机与汽车零部件、客车座椅、仪表壳
缠绕成形法（FW）
湿法缠绕的工艺原理图
缠绕成形法（FW）
该方法适用于手糊、喷射和 预浸料工艺，并可以配合烘 箱、热压罐使用。
按照上述铺层，用导流布、
真空树脂导入法的典型铺层方式
导流管取代3和4即可。该工 艺广泛应用于船舶、风力叶
片、火车等领域。
1 增强材料铺完后，铺导流布
2 铺导流管 3 导流布与导流管 4 铺真空袋膜
5 树脂浸润过程（一）
6 树脂浸润过程（二） 7 树脂浸润结束
拉挤成型 （Pultrusion）
优点 1）典型拉挤速度0.5-2m/min，效率较高，适于大批量
生产，制造长尺寸制品； 2）树脂含量可精确控制； 3）由于纤维呈纵向，且体积比可较高（40%-80%），因
而型材轴向结构特性可非常好； 4）主要用无捻粗纱增强，原材料成本低，多种增强材
料组合使用，可调节制品力学性能； 5）制品质量稳定，外观平滑。
优点
1）因为纤维迳直以合理的线型铺设，承担负荷，故复合材料 制品的结构特性可非常高；
2）由于同内衬层组合，可制得耐腐蚀、耐压、耐热的制品； 3）可制造两端封闭的制品； 4）铺放材料快、经济、用无捻粗纱，材料费用低； 5）可采用树脂计量，然浸胶后的纤维通过挤胶或口模，控制 树脂含量； 6）可大量生产和自动化； 7）机械成型，复合材料材质及方向性均匀，质量稳定。
拉挤成型的程序是 1）使玻璃纤维增强材料浸渍树脂； 2）玻璃纤维预成型后进入加热模具内，进一步浸
树脂基复合材料成形工艺36页PPT
树脂基复合材料成形工艺
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
复合材料制备的技术讲义模压成型实例ppt课件
火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标
产地 北京251厂 陕西玻璃纤维总厂 吉林碳素纤维厂
游离酚 （%） 11.22 SiO2含量 （%） ≥ 96 含碳量 （%） 精选ppt≥课件92
主要性能指标 固体含量 （%） 98.09% 径向强力 （N/mm） 486/25 径向强力 （N/mm） 800/25
精选ppt课件
3
4.3 模压成型工艺过程 （1）模压工艺流程
模压料计量、预热或预压
冷模具
模具预热
涂脱模剂
嵌件放置
加模压料
合模
模具清理
脱模
保压固化
排气
后处理
精选ppt课件
4
①模压料预热目的 ➢提高物料流动性，可预压成型，便于装模； ➢去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能； ➢降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；
模具预热
制
品
装模，初始压力 制
备
成型压力，保温2h
胶液配精置选ppt课件
脱模，修整
23
6、模压工艺参数确定 （根据树脂的放热曲线） 616＃氨酚醛树脂DTA曲线特征温度
固化过程 编号
峰始温度/℃ 峰顶温度/℃
1
87
145
2
89
147
3
85
143
4
90
148
平均
88
146
结束温度/℃ 180 180 180 180 180
温度，也不易成型结构复杂的制品。因此，应根据模压料的流动性能
来选定合适的工艺参数。
精选ppt课件
15
（3）防眩板模压工艺参数的确定
防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，为10mm。两边厚度次 之，为6mm。中间厚度最薄，仅为3mm。制品属薄壁结构，形状较为复 杂。当防眩板用铁架、螺栓固定竖立后，作为一种悬臂梁受力构件， 要求制品具有较好的抗折强度和弹性，以满足使用要求。从制品性能、 结构和形状要求来看，采用较大的成型压力和较高的成型温度是较理 想的。压力大，温度高，有利于提高制品的强度，且容易成型薄壁制 品。模温高，与固化放热峰的温差就大，制品的表面质量较好。考虑 到模压料的性能与生产效率，合适的保温时间是非常重要的。保温时 间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。
复合材料的成形工艺PPT课件
• 制品质量稳定，生产率高；但投资大，层间剪切强度低； • 湿法
• 劳动条件差，强度大，质量不易控制，不易自动化； • 半干法
第29页/共33页
七、拉挤成形工艺（pultrusion process）
• 送纱→浸胶→预成形→固化成形→牵引→恒定截 面型材
• 设备价低，生产率高，原料利用率高 • 制品方向性强，剪切强度低 • 适用于不同界面形状的长条状、板状等型材。
第8页/共33页
9.2 金属基复合材料成形工艺
• 制备金属基复合材料（metal matrix composites, MMC），关键在于获得基体与增强体之间良好的浸润 与合适的界面结合。金属基复合材料复合加工较为困难， 主要分为三大类：
• 固态法 基体处于固态的加工方法，以避免金属基体与 增强材料之间的界面反应。包括粉末冶金法、扩散粘结 法（热压法、热等静压法）、形变法（轧制、挤压、拉 拔）、爆炸焊接法等。
品。
第26页/共33页
四、层压成形工艺（lamination p ro c e s s ） • 层叠胶布→模板之间→加热、加压固化→冷却、脱模、修整→层压板
• 制品表面光，质量好且稳定，设备简单，生产率高 • 只能生产板材，且尺寸受限，制品精度低，劳动轻度大。
第27页/共33页
五、模压成形工艺（press m oul di ng ） • 生产率高，制品尺寸精确，质量好且稳定，表面光洁，价低，自动化程度高，无
第6页/共33页
三、复合材料的增强机制和复合原则
• 复合原则 • 基体起粘接作用 • 基体对纤维的润湿性好； • 基体的塑性和韧性好； • 基体能保护好纤维表面。 • 增强材料承载大部分； • 强度、刚度要高，密度小，热稳定性高； • 增强体与基体结合强度高； • 纤维表面处理，增加表面粗糙度或形成活性基团 • 纤维的含量、直径、长度、分布适当； • 纤维、基体热胀系数相近。
• 劳动条件差，强度大，质量不易控制，不易自动化； • 半干法
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七、拉挤成形工艺（pultrusion process）
• 送纱→浸胶→预成形→固化成形→牵引→恒定截 面型材
• 设备价低，生产率高，原料利用率高 • 制品方向性强，剪切强度低 • 适用于不同界面形状的长条状、板状等型材。
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9.2 金属基复合材料成形工艺
• 制备金属基复合材料（metal matrix composites, MMC），关键在于获得基体与增强体之间良好的浸润 与合适的界面结合。金属基复合材料复合加工较为困难， 主要分为三大类：
• 固态法 基体处于固态的加工方法，以避免金属基体与 增强材料之间的界面反应。包括粉末冶金法、扩散粘结 法（热压法、热等静压法）、形变法（轧制、挤压、拉 拔）、爆炸焊接法等。
品。
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四、层压成形工艺（lamination p ro c e s s ） • 层叠胶布→模板之间→加热、加压固化→冷却、脱模、修整→层压板
• 制品表面光，质量好且稳定，设备简单，生产率高 • 只能生产板材，且尺寸受限，制品精度低，劳动轻度大。
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五、模压成形工艺（press m oul di ng ） • 生产率高，制品尺寸精确，质量好且稳定，表面光洁，价低，自动化程度高，无
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三、复合材料的增强机制和复合原则
• 复合原则 • 基体起粘接作用 • 基体对纤维的润湿性好； • 基体的塑性和韧性好； • 基体能保护好纤维表面。 • 增强材料承载大部分； • 强度、刚度要高，密度小，热稳定性高； • 增强体与基体结合强度高； • 纤维表面处理，增加表面粗糙度或形成活性基团 • 纤维的含量、直径、长度、分布适当； • 纤维、基体热胀系数相近。
复合材料成型工艺培训
复合材料成型工艺培训复合材料是由两种或更多种不同性能的材料组成，结合其各自的优点，形成一种具有特殊性能的新材料。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、电子产品等领域，其成型工艺对于保证产品质量和性能至关重要。
复合材料成型工艺包括预浸料制备、层叠、压制和固化等多个环节。
首先是预浸料制备。
预浸料是由纤维材料（如碳纤维、玻璃纤维）和树脂基体组成的。
预浸料制备工艺包括纤维裁剪、纤维预浸渗透和树脂固化等步骤。
纤维材料根据设计要求进行裁剪，然后将树脂基体与纤维材料进行混合，并通过渗透作用将树脂基体浸润到纤维之间，最后通过适当的温度和压力条件进行固化。
其次是层叠。
在复合材料制造中，需要按照设计要求将预浸料层叠在一起。
层叠是将预浸料按照一定的顺序和布局进行叠放，以确保最终构件获得所需的力学性能和外观质量。
在层叠过程中需要注意纤维的走向和厚度分布，以及纤维之间的粘结问题。
接下来是压制。
在层叠完成后，将其放置在压机中进行压制。
通过施加一定的压力和控制温度，在压制过程中使树脂基体与纤维紧密结合，排除气泡和空隙，提高复合材料的密实度和强度。
最后是固化。
通过对成型后的复合材料进行固化处理，使树脂基体发生化学反应，形成交联网络结构，并与纤维材料紧密结合。
固化过程中需要控制温度、时间和压力等参数，以保证复合材料的固化效果和性能。
以上是复合材料成型工艺的基本流程，不同的复合材料类型和产品要求可能会有所差异。
为了保证复合材料成型的质量，操作人员不仅需要具备相关的材料知识和工艺技能，还需要遵循操作规范和严格执行各个环节的工艺要求，确保每一道工序都符合设计要求和标准。
在复合材料成型工艺的培训中，应该注重理论学习和实践操作的结合，培养学员的分析和解决问题的能力。
通过实际操作练习，学员可以更好地掌握工艺流程和技术要点，熟悉各种设备的操作和调节，提高工作效率和产品质量。
另外，培训还应重点强调质量控制和安全意识。
复合材料成型工艺中存在一定的工作风险和危险因素，如化学物品的使用和处理、设备操作的安全等。
复合材料的成型工艺ppt课件
第二节 金属基复合材料(MMC)成形工艺
一、固态法
1.扩散黏结法(Diffusion Bonding) 如图9-2所示，扩散黏结是一种在较长时间、
较高温度和压力下，通过固态焊接工艺，使同类 或不同类金属在高温下互扩散而黏结在一起的工 艺方法。
2.形变法(Plastic Forming) 形变法就是利用金属具有塑性成型的工艺特点
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
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
第一节 复合材料简述
四 、 复 合 材 料 的 失 效 (Failure of Composite)
复合材料的失效一般是指其疲劳破坏过程。
1.制造加工损伤
此种损伤产生初始缺陷。，它包括：纤维铺设不 均，扭结、死扣等，树脂不均；纤维切断、错排； 固化不足；有孔隙、气泡；材质污染等。
2.使用引起的损伤
此种损伤导致缺陷发展。它包括：树脂裂纹或老 化；分层；纤维断裂；振动较大导致的纤维断裂； 温度变化较大；机加工产生内应力；碰撞等。
二、复合材料用原料
1.增强材料
(1)碳纤维(Carbon Fiber) (2)硼纤维(Boron Filament) (3)芳纶(Aramid Ring) (4)玻璃纤维(Glass Fiber) (5)碳化硅纤维(Silicon Carbide Fiber) (６)晶须(Whisker)
2.基体材料
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。
水泥基复合材料PPT(共34页)
纤维与基体在热膨胀系数上的匹配：利用纤维与基 体在热膨胀系数上的不同，如纤维的热膨胀系数大 于基体的热膨胀系数，复合材料在基体上产生一定 的压预应力，而纤维则处于张应力状态，这样则对 复合材料的性能是有好处的。
12
纤维与基体在弹性模量上的匹配：当复合材料 的应变达到纤维或基体中比较小的那个应变时， 只有Ef Em ，纤维才可分担复合材料中更多 的负荷水平。所以要求选用的纤维具有较高的 弹性模量。
1凝土的配合比设计及成型工艺控制
在组成材料已定的条件下，决定混凝土各项性能的 则主要是各组成材料之间的相对比例。
1）选择水泥品种，确定混凝土试配强度；
2）确定水灰比；
3）选取用水量，计算水泥用量；
4）选取砂率；
5）计算砂石用量。
18
8.3.2钢筋混凝土的成型工艺
性能：纤维的掺入可显著地提高混凝土的极限 变形能力和韧性，从而大大改善水泥浆体的抗 裂性和抗冲击能力。
13
聚合物改性混凝土 对混凝土最基本力学性能的改善要借助于向混凝土
中掺加外掺剂，在大多数情况下是掺加聚合物。 主要有三种形式： 一是聚合物浸渍混凝土； 二是聚合物混凝土； 三是聚合物水泥混凝土。
19
8.3.3纤维增强水泥的成型工艺 1、直接喷射法 直接喷射法是目前最常用的成型方法。其关键是玻
璃纤维的均匀分布以及喷射砂浆的脱泡和厚度的均 匀性。 用这种方法，纤维在二维方向无规配向。因此，在 制造时制品的形状、大小、厚度等自由度最大，通 用性也最大，设备费用较便宜
而且是受力的主体。 纤维与基体水泥间的相互作用： （1）当纤维间距大于或等于两倍界面层厚度时，
各纤维的界面层将保持自身形状，互无干扰和影 响，不因纤维间距改变而变；当纤维间距小于两 倍界面层厚度时，由于界面层相互交错、搭接， 产生叠加效应，不同程度地引起界面层弱谷变浅， 对界面产生强化效应。
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纤维与基体在弹性模量上的匹配：当复合材料 的应变达到纤维或基体中比较小的那个应变时， 只有Ef Em ，纤维才可分担复合材料中更多 的负荷水平。所以要求选用的纤维具有较高的 弹性模量。
1凝土的配合比设计及成型工艺控制
在组成材料已定的条件下，决定混凝土各项性能的 则主要是各组成材料之间的相对比例。
1）选择水泥品种，确定混凝土试配强度；
2）确定水灰比；
3）选取用水量，计算水泥用量；
4）选取砂率；
5）计算砂石用量。
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8.3.2钢筋混凝土的成型工艺
性能：纤维的掺入可显著地提高混凝土的极限 变形能力和韧性，从而大大改善水泥浆体的抗 裂性和抗冲击能力。
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聚合物改性混凝土 对混凝土最基本力学性能的改善要借助于向混凝土
中掺加外掺剂，在大多数情况下是掺加聚合物。 主要有三种形式： 一是聚合物浸渍混凝土； 二是聚合物混凝土； 三是聚合物水泥混凝土。
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8.3.3纤维增强水泥的成型工艺 1、直接喷射法 直接喷射法是目前最常用的成型方法。其关键是玻
璃纤维的均匀分布以及喷射砂浆的脱泡和厚度的均 匀性。 用这种方法，纤维在二维方向无规配向。因此，在 制造时制品的形状、大小、厚度等自由度最大，通 用性也最大，设备费用较便宜
而且是受力的主体。 纤维与基体水泥间的相互作用： （1）当纤维间距大于或等于两倍界面层厚度时，
各纤维的界面层将保持自身形状，互无干扰和影 响，不因纤维间距改变而变；当纤维间距小于两 倍界面层厚度时，由于界面层相互交错、搭接， 产生叠加效应，不同程度地引起界面层弱谷变浅， 对界面产生强化效应。
复合材料第五章复合材料的成型工艺2006
35
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。
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混编法中，首先按一定比例将热塑性聚合物 纤维与增强材料混编织成带状、空芯状等几何形 状的织物；
然后，利用具有一定几何形状的织物通过热 模时基体纤维熔化并浸渍增强材料，冷却定型后 成为产品。
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拉挤成型的优点
①生产效率高，易于实现自动化； ②制品中增强材料的含量一般为40％-80％，能够充分发挥增强材料的作用，制品 性能稳定可靠；
7
然后，在一定压力作用下加热固化成 型（热压成型）或者利用树脂体系固化时 放出的热量固化成型（冷压成型），最后 脱模得到复合材料制品。其工艺流程如下 图所示：
8
模具 准备
树脂胶 液配制
增强材 料准备
涂脱模剂
手糊成型
固化
脱模
手糊成型工艺流程图
制品 检验 后处理
9
为了得到良好的脱模效果和理想 的制品，同时使用几种脱模剂，可以 发挥多种脱模剂的综合性能。
如果制品形状比较复杂，则容易出现局 部纤维分布不均匀或大量树脂富集区，影响 材料的性能。
62
因此，注射成型工艺要求树脂与短 纤维的混合均匀，混合体系有良好的流 动性，而纤维含量不宜过高，一般在30 ％--40％左右。
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。
36
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。
37
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。
51
混编法中，首先按一定比例将热塑性聚合物 纤维与增强材料混编织成带状、空芯状等几何形 状的织物；
然后，利用具有一定几何形状的织物通过热 模时基体纤维熔化并浸渍增强材料，冷却定型后 成为产品。
52
拉挤成型的优点
①生产效率高，易于实现自动化； ②制品中增强材料的含量一般为40％-80％，能够充分发挥增强材料的作用，制品 性能稳定可靠；
7
然后，在一定压力作用下加热固化成 型（热压成型）或者利用树脂体系固化时 放出的热量固化成型（冷压成型），最后 脱模得到复合材料制品。其工艺流程如下 图所示：
8
模具 准备
树脂胶 液配制
增强材 料准备
涂脱模剂
手糊成型
固化
脱模
手糊成型工艺流程图
制品 检验 后处理
9
为了得到良好的脱模效果和理想 的制品，同时使用几种脱模剂，可以 发挥多种脱模剂的综合性能。
如果制品形状比较复杂，则容易出现局 部纤维分布不均匀或大量树脂富集区，影响 材料的性能。
62
因此，注射成型工艺要求树脂与短 纤维的混合均匀，混合体系有良好的流 动性，而纤维含量不宜过高，一般在30 ％--40％左右。
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29
3 大型制品(如船)脱模
可借助千斤顶、吊车和硬木楔等工具。 4 复杂制品可采用手工脱模方式
先在模具上撤离二三层玻璃钢，待其固化后 从模具上剥离，然后再放在模具上继续糊制到设计 厚度，固化后很容易从模具上脱下来。
30
修整
修整分两种：一种是尺寸修整，另一种是缺陷修补。 1. 尺寸修整
成型后的制品，按设计尺寸切去超出多余部分。修整 又分湿法和干法两种：湿法是制品处于未固化状态．在模 具上切去超出部分。干法是在脱模后，用电锯切去多余部 分，然后用砂纸和锉刀修平，磨光。
3、树脂胶液配制
配制时．要注意两个问题：
(1) 防止胶液中混入气泡，
(2) 配胶量不能过多，每次配量要保证在树脂凝胶前用完。 13
14
15
常用的胶液配方
a. 固化环氧树脂配方
16
b. 不饱和聚酯树脂配方
1、引发剂：H-50％过氧化环 己酮二丁酯糊
2、引发剂：M-过氧化甲乙酮 溶液
3、引发剂： B- 50％过氧化 苯甲酰二丁酯糊
湿法铺层又分胶衣层糊制和结构层糊制‘
• 胶衣层(面层)制作
制品厚度一般为0.25- 0.5mm，可采用涂刷和喷涂施工。 胶衣层一段做两遍；第一遍凝胶后铺表面毡，再喷涂第二遍 胶衣，要防止漏涂和不均匀。
胶衣层作用是美化制品外观，提高防腐蚀能力。
23
• 结构层糊制
结构层糊制是在凝胶后的胶衣层上．将增强材料浸放， 一层一层紧贴在模具上，要求铺贴平整，不出现褶皱和悬空， 用毛刷和压辊压平，直到铺层达到设计厚度。在铺第一、二 层时，树脂含量要适当增多，以有利于排出气泡和浸透纤维 织物。一般方格布的含胶量为50％- 55％，毡的含胶量为74％ - 75％。
加热固化的方法很多，中小型制品可在固化炉内加热固 化，大型制品可采用模内加热或红外线加热。
28
脱模和修整
脱模
脱模要保证制品不受损伤。脱模方法很多，有如下几种， 1 顶出脱模 在模具上预埋顶出装置，脱模时转动螺杆，将制品顶出。 2 压力脱模 模具上留有压缩空气或入水口，脱模时将压缩空气或水
(0.2MPa)压人模具和制品之间，同时用木锤和橡胶锤敲打， 使制品和模具分离。
猪鬃较硬，用于驱赶气泡，只需轻轻接触成型面，便可将 裹人的气泡排除。规格为ϕ 20和ϕ 50mm长25—150mm。
26
3 螺旋辊(亦称压辊) 由铝、钢或硬塑料制成，辊上开有沟槽，各槽相互
平行。用于压实铺层和排除气泡，其规格为ϕ10，ϕ12， ϕ30mm，长 25，50，75，100和125mm。来自212.2 糊制与固化
铺层糊制
手工铺层糊制分干法和湿法两种： 1 干法铺层
用预浸布为原料，先将预浸料(布)按样板裁剪成坯 料．铺层时加热软化，然后再一层一层地紧贴在模具上．并 注意排除层间气泡，使密实。此法多用于热压罐和袋压成型。
22
2 湿法铺层
直接在棋具上将增强材料浸胶，一层一层地紧贴在模具上， 排除气泡，使之密实。一般手糊工艺多用此法铺层
20
铺层效计算
己细制品厚度时，铺层致可按下 式计算：
n＝ A/mf (Kf +C1KR) 式中，n为增强材料铺层数, A为制品厚度mm, mf 为增强材料单位面积质量k8／m2，Kf为增强材料厚 度系数[mm／(kg·m-2)] ；KR为树脂基体厚度系数 [Mm／(kg·m-2)] ；C1为树脂与增强材料质量比。
不饱和聚酯的商品牌号
1、通用型树脂 通用型树脂主要是邻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 耐热型树脂的热变形温度应不小于110℃，在较高温度
下具有高的强度保留率。 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。
8
辅助剂
偶联剂 不饱和聚酯树脂引发剂和促进剂 阻聚剂与缓聚剂 增韧剂与稀释剂 环氧树脂固化剂 抗氧剂 光稳定剂 热稳定剂 填料 脱模剂 着色剂与触变剂 阻燃剂
9
2.2 手糊成型工艺
手糊成型的工艺流程如下
10
手糊成型的示意图
11
12
1、场地
生产准备
手糊成型工作场地的大小，要根据产品大小和日产量决
这类树脂具有高的强度和坚韧性，主要用于纤维缠绕工艺制备的复 合材料 7、胶衣树脂
用于复合材料的胶衣层，以提高制品的外观、质量和使用寿命。
7
根据分子结构，环氧树脂大体上可分为 五大类：
1、 缩水甘油醚类环氧树脂 2、 缩水甘油酯类环氧树脂 3、 缩水甘油胺类环氧树脂 4、 线型脂肪族类环氧树脂 5、 脂环族类环氧树脂
大型厚壁制品应分几次糊制．待前一迭层基本固化，冷 却到室温时，再糊下一边层，制品中埋设嵌件，必须在埋人 前对铁件除锈、除油和烘干。
24
3 铺层接缝处理
为了保证制品的外观质量和强度，铺层接缝 应每层错开。
25
手糊工具
手糊工具如下： 1 羊毛辊
羊毛辊多用来浸渍树脂，其规格(直径×长度)为 38mm×100m；38mm×125mm；38mm ×l 50mm; 38mm×200mm和窄辊15mm×75mm等。 2 猪鬃辊
复合材料成型工艺
第2章 手糊成型工艺
手糊成型的玻璃钢制品，如：船舶、汽车 配件、贮罐、玻璃钢管接头、家具等
2
2.1 手糊成型的原材料
增强材料 玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 超高分子量聚乙烯纤维玻璃纤维
3
基体材料 不饱和聚酯树脂 环氧树脂 酚醛树脂 其它热固性树脂 聚氨酯树脂 热塑性树脂 高性能树脂 双马来酰亚胺树脂
18
手糊制品厚度与层数计算
制品厚度估算
制品厚度可按下式计算
t＝m×K。 t —制品厚度(mm)；m —材料质量( kg/m2 ); K —厚度系数[ mm／(kg·m-2 ) ]
19
70 100 70
举例：
已知玻璃钢制品由一层300g／m2和4层600g／m2 E玻纤毡铺成，聚 酯树脂(密度1．2g／cm3 )胶液中含40％填料(密度2．5g /cm3 )。树脂含 量70％。求制品厚度。 解：玻纤毡总质量1×0.3 + 4×0.6＝2.7 kg／m2
4
不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯树脂 由不饱和二元羧酸（或酸酐）或它们与饱和
二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸与多元醇缩聚 而成的，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化 合物。
不饱和聚酯类型 1、 邻苯型不饱和聚酯和间苯型不饱和聚酯 2、 双酚A型不饱和聚酯 3、 乙烯基树脂 4、 卤代不饱和聚酯
5
31
2. 缺陷修补 穿孔修补
将穿孔用锉刀或钻头扩孔，清除残渣，装上托 板，填人补强材料。
32
气泡裂缝修补
用锉刀切开气泡，扩锉裂缝，用钢丝刷打磨，清 除粉尘；然后注入树脂胶液，固化打磨抛光。
破孔修补
将破修整，清除粉尘，玻璃布按破孔尺寸分层裁 减，浸胶铺层。
33
34
树脂和玻纤比：70/（100 - 70）＝2．33， 树脂质量：2．7×2．33＝6．29kg／m2 填料质量：6．29×40/60＝4．1kg／m2 玻璃毡厚：2．7×0．391＝1.05mm 树脂厚：6. 29×0.837＝5. 265mm 填料厚：4．19×0．4＝1.676mm 铺后总厚度；1. 05十5.26十1. 676≈8mm
4、促进剂： E- 含6％萘酸钴 的苯乙烯溶液
5、促进剂： D- 含10％二甲 基苯按得的苯乙烯溶液。
17
4．增强材料准备
增强材料的种类和规模按设计要求选择，剪裁时应注意： 裁布的方向性要遵守设计要求： 布层拼接，分搭接和对接时，搭接长度不小于25mm，对接要
使各层拼缝错开； 圆环形制品可利用布的变形性，裁剪成经纬向45◦的布； 布块尺寸大小套裁，节约用布; 布层裁剪量须按产品设计厚度计算。
定，场地要求清洁、干燥、通风良好，空气温度应保持在15—
35℃之间，后加工整修段，要设有抽风除尘和喷水装置。
2、模具准备
准备工作包括清理，组装及涂脱模剂等。
(1) 模具清理 首先要检查横具尺寸，表面质量及数量，必须满
足产品质量及生产规模的数量要求。
(2) 涂脱模剂要喷涂均匀，防止漏涂和涂层过厚；
脱模剂的种类要根据模具质量、树脂品种种及成本选择。
4 其它工具
其它工具为电锯、电钻、打磨抛光机等。
27
固化
制品固化分硬化和熟化两个阶段：
从凝胶到硬化一般要24h，此时固化度达50％一70％(巴 柯硬度为15)，可以脱模，脱后在自然环境条件下固化1—2 周才能使制品具有力学强度，称熟化．其固化度达85％以上。
加热可促进熟化过程，对聚酯玻璃钢，80℃加热3h；对 环氧玻璃钢，后固化温度可控制在150 ℃ 以内。
6
4、阻燃型树脂 阻燃型树脂是在合成时使用一种能产生阻燃（自熄）的成分，例
如使用四溴苯酐、氯茵酸酐（HET酸酐）取代苯酐代合成树脂。 5、耐气候型树脂
这类树脂使用新戊二醇及甲基丙烯酸酯类交联单体，并添加紫外光 吸收剂，提高了树脂的耐气候性和光稳定性。树脂透明性好，耐用树脂 浇铸体的折射率可与玻璃纤维的折射率相近或一致。 6、高强型树脂
3 大型制品(如船)脱模
可借助千斤顶、吊车和硬木楔等工具。 4 复杂制品可采用手工脱模方式
先在模具上撤离二三层玻璃钢，待其固化后 从模具上剥离，然后再放在模具上继续糊制到设计 厚度，固化后很容易从模具上脱下来。
30
修整
修整分两种：一种是尺寸修整，另一种是缺陷修补。 1. 尺寸修整
成型后的制品，按设计尺寸切去超出多余部分。修整 又分湿法和干法两种：湿法是制品处于未固化状态．在模 具上切去超出部分。干法是在脱模后，用电锯切去多余部 分，然后用砂纸和锉刀修平，磨光。
3、树脂胶液配制
配制时．要注意两个问题：
(1) 防止胶液中混入气泡，
(2) 配胶量不能过多，每次配量要保证在树脂凝胶前用完。 13
14
15
常用的胶液配方
a. 固化环氧树脂配方
16
b. 不饱和聚酯树脂配方
1、引发剂：H-50％过氧化环 己酮二丁酯糊
2、引发剂：M-过氧化甲乙酮 溶液
3、引发剂： B- 50％过氧化 苯甲酰二丁酯糊
湿法铺层又分胶衣层糊制和结构层糊制‘
• 胶衣层(面层)制作
制品厚度一般为0.25- 0.5mm，可采用涂刷和喷涂施工。 胶衣层一段做两遍；第一遍凝胶后铺表面毡，再喷涂第二遍 胶衣，要防止漏涂和不均匀。
胶衣层作用是美化制品外观，提高防腐蚀能力。
23
• 结构层糊制
结构层糊制是在凝胶后的胶衣层上．将增强材料浸放， 一层一层紧贴在模具上，要求铺贴平整，不出现褶皱和悬空， 用毛刷和压辊压平，直到铺层达到设计厚度。在铺第一、二 层时，树脂含量要适当增多，以有利于排出气泡和浸透纤维 织物。一般方格布的含胶量为50％- 55％，毡的含胶量为74％ - 75％。
加热固化的方法很多，中小型制品可在固化炉内加热固 化，大型制品可采用模内加热或红外线加热。
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脱模和修整
脱模
脱模要保证制品不受损伤。脱模方法很多，有如下几种， 1 顶出脱模 在模具上预埋顶出装置，脱模时转动螺杆，将制品顶出。 2 压力脱模 模具上留有压缩空气或入水口，脱模时将压缩空气或水
(0.2MPa)压人模具和制品之间，同时用木锤和橡胶锤敲打， 使制品和模具分离。
猪鬃较硬，用于驱赶气泡，只需轻轻接触成型面，便可将 裹人的气泡排除。规格为ϕ 20和ϕ 50mm长25—150mm。
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3 螺旋辊(亦称压辊) 由铝、钢或硬塑料制成，辊上开有沟槽，各槽相互
平行。用于压实铺层和排除气泡，其规格为ϕ10，ϕ12， ϕ30mm，长 25，50，75，100和125mm。来自212.2 糊制与固化
铺层糊制
手工铺层糊制分干法和湿法两种： 1 干法铺层
用预浸布为原料，先将预浸料(布)按样板裁剪成坯 料．铺层时加热软化，然后再一层一层地紧贴在模具上．并 注意排除层间气泡，使密实。此法多用于热压罐和袋压成型。
22
2 湿法铺层
直接在棋具上将增强材料浸胶，一层一层地紧贴在模具上， 排除气泡，使之密实。一般手糊工艺多用此法铺层
20
铺层效计算
己细制品厚度时，铺层致可按下 式计算：
n＝ A/mf (Kf +C1KR) 式中，n为增强材料铺层数, A为制品厚度mm, mf 为增强材料单位面积质量k8／m2，Kf为增强材料厚 度系数[mm／(kg·m-2)] ；KR为树脂基体厚度系数 [Mm／(kg·m-2)] ；C1为树脂与增强材料质量比。
不饱和聚酯的商品牌号
1、通用型树脂 通用型树脂主要是邻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 耐热型树脂的热变形温度应不小于110℃，在较高温度
下具有高的强度保留率。 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。
8
辅助剂
偶联剂 不饱和聚酯树脂引发剂和促进剂 阻聚剂与缓聚剂 增韧剂与稀释剂 环氧树脂固化剂 抗氧剂 光稳定剂 热稳定剂 填料 脱模剂 着色剂与触变剂 阻燃剂
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2.2 手糊成型工艺
手糊成型的工艺流程如下
10
手糊成型的示意图
11
12
1、场地
生产准备
手糊成型工作场地的大小，要根据产品大小和日产量决
这类树脂具有高的强度和坚韧性，主要用于纤维缠绕工艺制备的复 合材料 7、胶衣树脂
用于复合材料的胶衣层，以提高制品的外观、质量和使用寿命。
7
根据分子结构，环氧树脂大体上可分为 五大类：
1、 缩水甘油醚类环氧树脂 2、 缩水甘油酯类环氧树脂 3、 缩水甘油胺类环氧树脂 4、 线型脂肪族类环氧树脂 5、 脂环族类环氧树脂
大型厚壁制品应分几次糊制．待前一迭层基本固化，冷 却到室温时，再糊下一边层，制品中埋设嵌件，必须在埋人 前对铁件除锈、除油和烘干。
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3 铺层接缝处理
为了保证制品的外观质量和强度，铺层接缝 应每层错开。
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手糊工具
手糊工具如下： 1 羊毛辊
羊毛辊多用来浸渍树脂，其规格(直径×长度)为 38mm×100m；38mm×125mm；38mm ×l 50mm; 38mm×200mm和窄辊15mm×75mm等。 2 猪鬃辊
复合材料成型工艺
第2章 手糊成型工艺
手糊成型的玻璃钢制品，如：船舶、汽车 配件、贮罐、玻璃钢管接头、家具等
2
2.1 手糊成型的原材料
增强材料 玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 超高分子量聚乙烯纤维玻璃纤维
3
基体材料 不饱和聚酯树脂 环氧树脂 酚醛树脂 其它热固性树脂 聚氨酯树脂 热塑性树脂 高性能树脂 双马来酰亚胺树脂
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手糊制品厚度与层数计算
制品厚度估算
制品厚度可按下式计算
t＝m×K。 t —制品厚度(mm)；m —材料质量( kg/m2 ); K —厚度系数[ mm／(kg·m-2 ) ]
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70 100 70
举例：
已知玻璃钢制品由一层300g／m2和4层600g／m2 E玻纤毡铺成，聚 酯树脂(密度1．2g／cm3 )胶液中含40％填料(密度2．5g /cm3 )。树脂含 量70％。求制品厚度。 解：玻纤毡总质量1×0.3 + 4×0.6＝2.7 kg／m2
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不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯树脂 由不饱和二元羧酸（或酸酐）或它们与饱和
二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸与多元醇缩聚 而成的，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化 合物。
不饱和聚酯类型 1、 邻苯型不饱和聚酯和间苯型不饱和聚酯 2、 双酚A型不饱和聚酯 3、 乙烯基树脂 4、 卤代不饱和聚酯
5
31
2. 缺陷修补 穿孔修补
将穿孔用锉刀或钻头扩孔，清除残渣，装上托 板，填人补强材料。
32
气泡裂缝修补
用锉刀切开气泡，扩锉裂缝，用钢丝刷打磨，清 除粉尘；然后注入树脂胶液，固化打磨抛光。
破孔修补
将破修整，清除粉尘，玻璃布按破孔尺寸分层裁 减，浸胶铺层。
33
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树脂和玻纤比：70/（100 - 70）＝2．33， 树脂质量：2．7×2．33＝6．29kg／m2 填料质量：6．29×40/60＝4．1kg／m2 玻璃毡厚：2．7×0．391＝1.05mm 树脂厚：6. 29×0.837＝5. 265mm 填料厚：4．19×0．4＝1.676mm 铺后总厚度；1. 05十5.26十1. 676≈8mm
4、促进剂： E- 含6％萘酸钴 的苯乙烯溶液
5、促进剂： D- 含10％二甲 基苯按得的苯乙烯溶液。
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4．增强材料准备
增强材料的种类和规模按设计要求选择，剪裁时应注意： 裁布的方向性要遵守设计要求： 布层拼接，分搭接和对接时，搭接长度不小于25mm，对接要
使各层拼缝错开； 圆环形制品可利用布的变形性，裁剪成经纬向45◦的布； 布块尺寸大小套裁，节约用布; 布层裁剪量须按产品设计厚度计算。
定，场地要求清洁、干燥、通风良好，空气温度应保持在15—
35℃之间，后加工整修段，要设有抽风除尘和喷水装置。
2、模具准备
准备工作包括清理，组装及涂脱模剂等。
(1) 模具清理 首先要检查横具尺寸，表面质量及数量，必须满
足产品质量及生产规模的数量要求。
(2) 涂脱模剂要喷涂均匀，防止漏涂和涂层过厚；
脱模剂的种类要根据模具质量、树脂品种种及成本选择。
4 其它工具
其它工具为电锯、电钻、打磨抛光机等。
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固化
制品固化分硬化和熟化两个阶段：
从凝胶到硬化一般要24h，此时固化度达50％一70％(巴 柯硬度为15)，可以脱模，脱后在自然环境条件下固化1—2 周才能使制品具有力学强度，称熟化．其固化度达85％以上。
加热可促进熟化过程，对聚酯玻璃钢，80℃加热3h；对 环氧玻璃钢，后固化温度可控制在150 ℃ 以内。
6
4、阻燃型树脂 阻燃型树脂是在合成时使用一种能产生阻燃（自熄）的成分，例
如使用四溴苯酐、氯茵酸酐（HET酸酐）取代苯酐代合成树脂。 5、耐气候型树脂
这类树脂使用新戊二醇及甲基丙烯酸酯类交联单体，并添加紫外光 吸收剂，提高了树脂的耐气候性和光稳定性。树脂透明性好，耐用树脂 浇铸体的折射率可与玻璃纤维的折射率相近或一致。 6、高强型树脂