复合材料液压机
复合材料液压机
一、整线工程介绍
用于SMC、BMC、DMC、GMT、D-LFT、G-LFT等热固性、热塑性复合材料的模压成
型。该类制品广泛应用于船舶汽车、建筑石化、能源建材、电力电器、电子通讯、轨道交通、
航天航空等领域。具有高效、高配、高可靠性及低能耗等特点。
二、全自动长纤维增强热塑性复合材料（LFT-D）模压生产线介绍
LFT-D（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct）中文译为直接在线长纤维增强热塑
性复合材。海源机械于2012年研发成功国内首条具有自主知识产权的LFT-D生产线，它不
仅打破了行业的垄断，而且具有完全的自主知识产权和创新：不仅填补了我国热塑性复合材
料成套自动化装备的空白，而且为中国汽车工业轻量化和热塑性复合材料汽车零部件的发展
提供了有力的装备保障，满足了汽车工业对复合材料零部件大批量、低成本和高质量的市场
需求。
1、工艺
2、技术应用领域广泛
——可在线调整材料组成，真正实现连续化生产
——玻璃纤维长度可调，应对多种类零部件生产
——纤维长度分布更加均匀，特别是复杂零部件
——流动性大幅提高，表面质量更为突出
——生产效率高
——优化设计的整线技术降低了输送螺杆磨损
在汽车工业中，由于长纤维增强热塑性复合材料不仅密度低（1.1～1.4g/cm3），而且具
有很好的力学性能，其拉伸强度、弹性模量、冲击韧性、耐热性和耐蠕变性能均明显优于短
纤维增强的热塑性塑料，特别是其抗冲击性能高而通常被设计用于汽车的结构件和半结构
件，如：前、后吸能保险杠，前端模块骨架，仪表台骨架，前、后座椅骨架，车门模块骨架，
备胎仓，电池箱以及车身底部护板和隔声罩等。近年来，还有些汽车的后举门内结构板和踏
步板都有选用LFT-D材料制成，其应用得到了不断的创新和拓展。
除汽车工业外，LFT-D模压技术还广泛应用于机械、建筑、体育娱乐、电气电子、物流
和园艺等各个工业、民用领域。
3、成本优势明显
——原材料和物流成本显著降低
——原料和模具快速更换，省工、省时
——启动消耗可控
——万元产值能耗降低50%
——全过程一次加热，成本降低，提高了制品强度
——废料回收更加容易（GMT/LFT）
汽车工业由于轻量化和可回收的要求，越来越多地使用轻质、高强且可循环使用的热塑
性复合材料来生产汽车零部件，而且通常由GMT（玻纤毡增强热塑性片材）和LFT-G（长纤
维增强热塑性复合材料颗粒料）来实现。但这两种工艺均为二步法工艺，即先制成半成品（板
材或粒料），再通过模压或注塑工艺制成零件，成本相对较高。LFT-D模压技术可以降低成
本，减少生产、转运和半成品存储的费用。这是一种先进的一步法生产工艺，其主要特点是，
将玻璃纤维粗纱直接连续地送入聚合物熔体中，然后按需裁切压制成型。根据欧洲资料介绍，
用LFT-D模压技术生产大型结构件要比GMT材料压制成型的零部件价格便宜40%～50%，比
LFT-G粒料注射成型的零部件价格便宜30%～40%，这也是LFT-D模压技术在欧美得到快速发
展的主要原因。
采用一步法工艺不但可使成本明显下降，提高了经济效益，还由于减少了一次加热塑化
过程，使材料的热应力降至最低，可获得很好的流动特性以及一致的玻纤含量。
4、大批量
LFT-D模压技术是长纤维增强热塑性复合材料，热塑性树脂的聚合反应通常在复合材料
成型之前已完成，模压工艺过程仅仅是一个加热熔融变形、冷却固结定型的一个物理变化过
程，其成型周期一般为20～60 s。海源机械开发成功的全自动LFT-D模压生产线生产效率
高，其年生产能力达到60万～70万件，如采用一机双模的话，还能使产量翻番，不仅满足
了汽车工业大批量生产的需要，还大大降抵了制造成本（如图所示）。
图 海源全自动LFT-D模压生产线满足大批量工业化生产
5、灵活通用
LFT-D模压技术的另一大优点是材料可设计，充分体现了灵活、通用且自由度大的优势。
LFT-D模压工艺可以满足材料配方完全适配使用的要求，材料的选择不再受半成品材料供应
商的限制，纤维的种类、长短、含量和基体树脂组成均能按制品的技术要求进行自我调整，
真正可以做到制品的性价比最佳。除此之外，海源机械全自动LFT-D模压生产线理论上还是
一条特别的通用生产线，针对不同成型零件要求规定的使用材料，可在压模之前直接由在线
确定的原材料混合配制，原材料既可以是玻璃纤维也可以是碳纤维、硼纤维、Kevlar纤维、
芳纶纤维或天然植物纤维等；既可以是聚丙烯树脂也可以是聚酰胺、聚乙烯、聚碳酸酯、聚
甲醛、聚苯硫醚或聚醚醚酮等各种热塑性树脂；各种添加剂，如色母粒料、滑石粉、碳酸钙
或白垩粉等均可以添加以实现配色、影响成本和流动性等。
6、再循环
随着各国汽车工业对环保的重视和政策法规的制定，汽车生产的绿色环保也日益提上议
事日程。海源机械全自动LFT-D模压生产线不仅生产绿色环保的制品，还提供了可进一步实
现经济和环保的再循环通道。通常在生产工序中会产生废料，零部件完成寿命周期后拆卸的
废料也需回收，在海源机械全自动LFT-D模压生产线上，专门设计了供LFT回料再循环利用
的通道，将废料粉碎成6～10 mm的粒料，通过一套附加的自动送料和计量装置再送进到双
螺杆挤出机中，最大回收废料添加量可达挤出机产量的20%，而对制品的性能没有影响，真
正实现了废料回收再循环，100%无废料的绿色环保生产。
三、全自动玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(GMT)模压生产线介绍
1、海源GMT工艺
2、GMT生产线特点
——三阶式分段加温（国内首创）
——一阶快速升温，二（三）阶持续加温，最后一阶保温
——提高了效率，片材热分解少
——采取自动上料装置，自动化程度高（国内首创）
四、海源HE系列复合材料全自动液压机
海源收购欧洲TERENZIO压机的先进技术及品牌
2011年，海源机械与欧洲PERSICO公司达成技术转让合作协议。该合作使海源机械拥
有PERSICO公司旗下具有70多年历史的TERENZIO压机技术及部分国家的品牌所有权，
特别是拥有TERENZIO压机先进的四角调平专利技术，进一步提升了海源机械旗下复合材
料液压机的世界品质和综合竞争力。
海源动态瞬间四角调平专利技术
引进欧洲TERENZIO压机动态瞬间四角调平先进专利技术，采用高精度位移传感器、
高频响应伺服阀，通过五轴同步控制主动调平，全台面四角调平精度可达±0.05mm，解决
了由于成型制件不对称造成的偏载和大平面薄形制品厚度偏差等技术难题，可满足模内喷涂
（IMC）、平行脱模等工艺要求。
依托二十余年机、电、液一体化的综合技术实力，海源机械于2011年研发成功HE系
列复合材料全自动液压机。该系列液压机是根据复合材料模压成型工艺设计的专用压机，目
前拥有800-3500吨热固型、热塑型、通用型三大系列。
碳纤维复合材料成型工艺概述
模压工艺流程图
模压工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
4、缠绕成型 将连续的纤维丝或布带经过树脂槽浸润之后挤去多余树脂，然后按照预先设计好的排布规律缠绕到芯模
上，缠绕到设计厚度之后，进行固化、脱模成为复合材料制品。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高 比模量以及低密度的特点，可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。
树脂传递模塑成型工艺流程图
树脂传递模塑成型工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
6、拉挤成型 拉挤成型是将浸渍过树脂胶液的碳纤维丝束、带或布等原材料，在牵引力的牵引下，通过挤压模具加热
成型、固化，连续不断地生产截面规格相同、长度不同的碳纤维型材。复合材料拉挤成型工艺是成型工艺中 的一种特殊工艺，其显著特点是可完全实现生产过程的自动化，生产效率高，具备批量化生产的能力。拉挤 成型制品强度高，其制成品横、纵向强度可任意调整，可满足碳纤维复合材料制品的不同力学性要求。此种 成型工艺适合于生产各种截面形状的型材，如工字型、角型、槽型、异型等截面管材以及通过上述截面构成 的组合截面型材等。
喷射成型流程图
喷射成型示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
3、模压成型 将材料置于上下模之间，在液压机的压力和温度作用下使材料充满模具型腔并排出残留的空气，经过一
定时间的高温高压使树脂固化后，脱模即可得到碳纤维制品。模压工艺是应用性很强的一种碳纤维成型工艺， 在工业的承力结构件制造方面有不可取代的地位。模压工艺细分可分为预浸料模压、SMC模压、湿法模压 等。
手糊成型工艺流程图
手糊成型工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
2、喷射成型 利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气将纤维和树脂均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度
复合材料常用测试仪器
复合材料常用测试仪器
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新材料，具有高强度、轻质、耐磨、耐腐蚀等优点，在诸多领域得到广泛应用。
为了保证复合材料的质量和性能，需要使用各种测试仪器进行检测和评估。
以下是常用的几种复合材料测试仪器。
1. 拉伸试验机：用于测量复合材料在拉伸加载下的材料性能，如弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
2. 压缩试验机：用于测量复合材料在压缩加载下的抗压性能，如压缩强度、屈服强度等。
3. 弯曲试验机：用于测量复合材料在弯曲加载下的抗弯性能，如弯曲强度、屈服强度等。
4. 冲击试验机：用于测量复合材料在冲击加载下的抗冲击性能，如冲击韧性、断裂韧性等。
5. 疲劳试验机：用于测量复合材料在交变载荷下的抗疲劳性能，如疲劳寿命、疲劳强度等。
6. 热分析仪：用于测量复合材料在高温条件下的热性能，如热膨胀系数、热导率等。
7. 热机械分析仪：用于测量复合材料在热力学和机械加载下的性能变化，如热膨胀系数、热应力等。
8. 粘弹性仪：用于测量复合材料在动态加载下的粘弹性性能，如动态模量、损耗因子等。
9. 导热仪：用于测量复合材料的导热性能，如导热系数、热阻等。
10. 超声波检测仪：用于测量复合材料的内部缺陷和界面结合情况，如气孔、裂纹等。
这些测试仪器能够全面评估复合材料的力学性能、热性能、疲劳性能等关键指标，帮助研究人员和工程师更好地了解和改进复合材料的性能，从而提高产品质量和应用效果。
通过科学的测试和分析，可以为复合材料的设计、制备和应用提供可靠的技术支持。
空心圆柱扭剪试验
空心圆柱扭剪试验
空心圆柱扭剪试验是一种测试材料的力学性能的实验方法，通常用于研究材料在扭剪载荷下的变形、损伤和断裂行为。
这种试验方法通常用于金属、塑料、复合材料等材料的研究。
试验时，空心圆柱试样被夹持住并施加一个扭转载荷，然后测量试样在扭转载荷下的变形和应力。
通过分析试样的力学性能，可以研究材料的力学特性，如弹性模量、剪切模量、剪切应力、剪切应变和材料的极限扭转强度等。
在空心圆柱扭剪试验中，试验器通常采用液压机、电子万能试验机或万能试验机等设备。
同时，试验过程中需要注意试样的准备、夹持和测量等环节的精度和准确性，以确保试验结果的可靠性和精度。
总之，空心圆柱扭剪试验是一种重要的力学性能测试方法，对于材料的研究和应用具有重要的意义。
DMC井盖制作步骤
制作步骤
SMC组分，包括不饱和聚酯树脂、苯乙烯、聚苯乙烯、玻璃纤维、填料(如石粉，石英砂)，以及各固化剂、硬脂酸锌等。
玻璃纤维承担机械强度的主要部分，填料可降低成本并改善树脂基料的粘度等性能。
并采用钢骨架作为承载结构件。
制作时先将不饱和聚酯树脂和聚苯乙烯混匀，加入内脱模剂，颜料糊，固化剂，填料等，经搅拌后，再加入玻璃纤维搅拌制成团状模塑料。
SMC制品和填料分有砂无砂有差别。
有砂必须砂与钙粉充分捏合。
制作工艺步骤：把不饱和聚酯树脂、聚苯乙烯、固化剂加入到捏和机中搅拌，再加入填充料继续搅拌，再加入玻璃纤维搅拌，制成高强度复合材料备用。
承力结构件：焊扎钢筋架。
模压工序：在加热至160℃在模具内倒入部分复合材料，放入钢骨架，再倒上其余的复合材料，液压机模压后脱模即成型。
碳纤维对橡胶材料基体的机械性能增强
碳纤维对橡胶材料基体的机械性能增强于化龙 (中国石油大学 (北京) 克拉玛依校区工学院，新疆克拉玛依 834000)摘要：随着工业的发展，中国对橡胶材料的需求越来越大，对橡胶性能的要求也越来越高。
人们根据所要求的性能不同，在天然橡胶中加入各种材料，使其具备了较好的拉伸强度、耐磨、抗撕裂、阻燃、耐油性等。
随着科技的进步，新型复合材料的添加又赋予了橡胶更多更好的性能，对橡胶性能的改进研究也一直在进行。
文章主要探讨加入不同含量的及不同取向的碳纤维对橡胶材料机体的力学、抗撕裂、拉伸强度、耐磨等机械性能的增强作用，希望能对复合材料的研究有所贡献。
关键词：碳纤维；丁腈橡胶；纤维取向；抗撕裂；耐磨性中图分类号：U465.4+2 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2021)15-0033-02DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.15.017Enhanced Mechanical Properties of Carbon Fibers on Rubber MatrixYU Hua-long (Institute of Technology, China University of Petroleum-Beijing at Karamay, Karamay 834000, China) Abstract: With the development of industry, the demand for rubber materials in China is increasing, and the requirements for rubber properties are becoming higher and higher. According to the different properties required, various materials are added to natural rubber to make it have better tensile strength, wear resistance, tear resistance, flame retardant, oil resistance and so on. With the progress of science and technology, the addition of new composite materials gives rubber more and better properties, and the improvement of rubber properties has been carried out. This paper mainly discusses the addition of different content of carbon fiber and the reinforcement effect of carbon fiber increment with different fiber orientation on the mechanical properties of rubber material body, such as mechanical, tear resistance, tensile strength, wear resistance and so on, hoping to contribute to the research of composite materials.Keywords: carbon fiber; NBR-rubber; fiber orientation; tear resistance; wear resistance0引言随着我国工业发展的进步，各类工业发展异军突起，电力工业、汽车工业以及航空航天等领域广泛应用橡胶材料：例如橡胶由于具有良好的绝缘特征，被广泛用于电缆的绝缘保护套制作材料；由于具有较好的弹性、拉伸强度、抗撕裂等特性，多被用于汽车的轮胎制造、配件；耐高温、耐摩擦、阻燃等特性，使橡胶材料成为备受航空航天行业青睐的、外部表面的理想制作材料。
第三章 树脂基复合材料及其制备工艺
刷胶衣： 纵横各一遍，施胶量300～500 g/m2 ， 厚度0.25～0.5mm。
结合层糊制：待胶衣半固化后进行，用柔软的表面毡作过渡层，再 贴纤维。铺层尽可能连续，错位对接，严禁搭接。
手糊成型工艺
(5)、固化
不饱和聚酯：
固化剂 ---- 苯乙烯 引发剂 ---- 过氧化物 促进剂 ---- 有机钴 温度 ---- > 15℃ 湿度 ---- < 80%
喷射成型
按喷射方式分类，可分为两种。 ①高压型 (a)用泵把树脂送入喷枪，利用泵压进行喷
射； (b)用空压机将树脂罐和固化剂罐加压树脂，
在该压力下将树脂和固化剂压入喷枪进行喷射。 ②气动型 树脂和固化剂的混合物借压缩空
气喷出的力与空气雾化、喷出。
喷射成型
喷射成型的优点是： ①利用粗纱代替玻璃布，可降低材料费用； ②半机械操作，生产效率比手糊法高2-4倍，尤其对大型 制品，这种优点更为突出， ③喷射成型无接缝，制品整体性好； ④减少飞边、裁屑和剩余胶液的损耗。 喷射成型的缺点是: 树脂含量高，制品强度低，现场粉尘大，工作环境差。
X3＝
W1 W4 W1
100%
W4——烘干后胶布质量。
层压成型
挥发份含量一般通过调整干燥速度（温度、时间）来 实现。
干燥温度提高过快，挥发份来不及跑掉会影响胶布质 量。挥发份含量的控制范围为：1.5～3%。
（4）流动度控制
流动度是胶布中含胶量，可溶性树脂含量，挥发份含 量三项指标的综合反映。它表示树脂固化时的流动性能。
聚合物基复合材料及其制备工艺
3-1 聚合物复合材料的分类 3-2 聚合物复合材料的性能 3-3 聚合物复合材料的制备工艺 3-4 复合材料成型固化工艺 3-5 PMC界面聚合物复合材料 3-6 纤维增强聚合物复合材料的力学性能 3-7 聚合物复合材料设计
模压成型基本概念
模压成型基本概念
模压成型是一种成型过程，其中将预热的聚合物放入开放的加热模具腔中。
然后封闭模具并施加压力，以使材料接触模具的所有区域。
模压成型模具通常使用液压机，模具上下两部分固定在压机上。
成型材料放在打开的模具上，然后关闭压机。
在设定好的温度和压机产生的压力下使原材料融化，并填充满模具的型腔。
目前，模压成型已经成为一种流行的技术。
模压成型的优点：
1、它使用了先进的复合材料，与金属零件相比，这些材料往往更坚固、更轻并且更耐腐蚀，从而产生出机械性能更好的物体。
2、模压成型的另一个优点是它能够制造非常复杂的零件。
尽管该技术不能完全达到塑料注射成型的生产速度，但与典型的层压复合材料相比，它确实提供了更多的几何形状。
3、与塑料注塑相比，它还允许更长的纤维，从而使材料更坚固。
因此，模压成型可以看作是塑料注射成型和层压复合材料制造之间的中间地带。
4、模压成型具有在多种应用中制造复杂零件的能力，同时又将零件成本和生产周期放在首位，因此对于许多行业的制造商而言，模压是一种有利的工艺。
三大合成材料的成型过程和原理简介
静电的作用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
橡胶塑炼过程中分子反复摩擦，引起表面 带电，高压放电，导致周围空气中的氧气活化 为原子态氧或臭氧，促使橡胶大分子进一步氧 化降解.
塑炼工艺
生胶塑炼前，需经过烘胶、切胶、选胶和破胶等准备工 序。 烘胶是为了降低生胶的硬度，便于切割，同时还能解除 生胶结晶。 切胶是把从烘房内取出的生胶用切胶机切成小块，便于 塑炼。 破胶是在辊筒粗而短的破胶机中进行，以提高塑炼效率。
一次成型 塑料熔体的成型
塑料溶液或悬浮液的成型
挤出成型 注射成型 压制成型 压延成型
铸塑成型 流涎成膜 涂覆成型
其他的成型方法
模压烧结成型 泡沫塑料成型
二、热固性塑料的成型过程与原理
压制成型
压制成型可分为模压成型和层压成型.，模压成 型多用于热固性塑料、橡胶模压和复合材料的成型. 而层压成型则主要用于复合材料的成型（不用模 具）.
①阳模触塑，压力上升到 规定值，体积缩小、密实。
②保持压力，体积受热膨 胀。 松模排气：数秒
③保持压力，固化反应， 体积收缩。
④压力解除，得制品，体 积弹性恢复。
⑤常压、体积冷却收缩
带有支撑面半溢式塑模 ①阳模触料，压力升， 溢料下降。密实，缩 小。
②体积不变，热涨增 压
3131三橡胶的硫化三橡胶的硫化硫化的作用1交联度定伸强度和硬度2交联度断裂强度3交联度弹性4交联度气密性耐热性和耐溶剂性能硫化四阶段诱导期过硫期32325252纤维的成型过程和原理纤维的成型过程和原理将成纤聚合物的熔体或浓溶液用纺丝泵将成纤聚合物的熔体或浓溶液用纺丝泵或称计量泵计量泵连续定量而均匀地从喷丝头连续定量而均匀地从喷丝头或喷丝板或喷丝板的的毛细孔中挤出而成为液体细流再在空气水或毛细孔中挤出而成为液体细流再在空气水或特定的凝固浴中固化成为初生纤维的过程称为纺丝
玄武岩纤维布增强环氧树脂复合材料研究
玄武岩纤维布增强环氧树脂复合材料研究陈杰;卢祉巡【摘要】以玄武岩纤维平纹布(BF)加入到环氧树脂(EP)中,采用模压工艺制备BF/EP复合材料,研究加入不同层数的玄武岩纤维布对复合材料力学性能和断裂韧性的影响.实验结果表明,BF/EP复合材料的弯曲强度、冲击强度和断裂韧性明显优于环氧树脂;与未加BF的环氧树脂相比,加入三层BF后复合材料的弯曲强度提高了2.76倍,缺口冲击强度提高了19.67倍,无缺口冲击强度提高了5.94倍,KIC提高了2.97倍.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】4页(P66-69)【关键词】玄武岩纤维布;环氧树脂;弯曲强度;冲击强度;KIC【作者】陈杰;卢祉巡【作者单位】吉林化工学院吉林省高校特种功能材料重点实验室,吉林吉林132022;吉林化工学院吉林省高校特种功能材料重点实验室,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TQ327.9环氧树脂具有优良的机械性能、绝缘性能，固化收缩率小，同时具有较好的耐腐蚀性能和黏结性能，可制成复合材料、胶黏剂、工程塑料和涂料等，也被用作化妆品和食品包装材料，在建筑、机械、电子电气、航空航天等领域应用广泛[1-4].纤维在复合材料中起着骨架支撑作用，是复合材料重要的增强材料[5]，纤维的强度、种类、所用的处理剂及其与树脂的浸润性决定复合材料的力学性能和绝缘性能.因此选择性能优良及与树脂界面结合程度强的纤维增强材料是研制和设计高性能复合材料的关键[6].玄武岩纤维是近年来倍受关注的新型纤维，其耐热性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、绝缘性、抗摩擦性等性能都优于玻璃纤维，而且玄武岩纤维原料来源广泛，成本低，力学性能好，能耗少、生产过程环保，因而玄武岩纤维增强树脂复合材料广泛应用于建筑、航天航空、军事等领域[7-10].本研究以玄武岩纤维平纹布(BF) 以不同层数加入到环氧树脂(EP) 中，采用模压工艺制备不同BF层数的BF/EP 复合材料，并研究其力学性能和断裂韧性.1 实验部分1.1 试剂与仪器环氧树脂，南通星辰合成材料有限公司；玄武岩纤维布，常州桦立柯新材料有限公司；4,4-二胺基二苯甲烷(DDM)，常州市润翔化工有限公司.真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；250KN平板液压机，江苏宜兴市和桥通用机械厂；WDW3010微控电子万能试验机，长春科新试验仪器有限公司；箱式电阻加热炉，哈尔滨丞焱热处理设备制造有限公司；XJJ-5，5数显式悬梁冲击试验机，厦门崇达智能科技有限公司；WDW3010微控电子万能试验机，长春科新实验仪器有限公司.1.2 实验过程1.2.1 复合材料制备将硅胶切成规定尺寸的回形模具，将铁板清理干净，干燥.室温条件下，用两块铁板的内表面固定硅胶模具，并将其放在平板液压机上在80 ℃下预热10～20 min. 把适量加有固化剂DDM的环氧树脂加入模具中，之后放入平板液压机中，采用层压成型工艺制得不同层数玄武岩纤维布/环氧树脂复合材料.试样在平板液压机内自然冷却到室温，然后脱模取样.1.2.2 复合材料性能测试弯曲性能：测试为三点弯曲测试，弯曲性能采用WDW3010微控电子万能试验机测定，试样尺寸5 mm×10 mm×100 mm.冲击性能：样条冲击性能采用XJJ-5，5数显式悬梁冲击试验机测定，样条规格为5 mm×10 mm×50 mm；做两组冲击性能测试，一组做有缺口冲击，在样条中间切割1/5厚度的豁口；另一组为无缺口冲击.断裂韧性：即临界应力强度因子(KIC)，通过三点弯曲试验进行测试，采用WDW3010微控电子万能试验机测定，试样尺寸5 mm×10 mm×50 mm.2 结果与讨论2.1 弯曲性能将不同层数的玄武岩纤维加入到环氧树脂材料中，测得试样的最大负荷，通过公式(1)计算得出试样的最大弯曲强度(σf).最大弯曲强度计算公式：(1)式中，P为弯曲破坏负荷；L为支撑跨度；b为试样宽度；d为试样厚度.考查加入1层、2层、3层的玄武岩纤维布对复合材料弯曲强度的影响，测试结果如图1所示.玄武岩纤维层数图1 复合材料的弯曲强度图1为加入不同层数BF后测得的复合材料的弯曲强度.从图1可以看出BF/EP复合材料的最大弯曲强度随着玄武岩纤维层数的增加而明显增加.环氧树脂的弯曲强度为50.70 MPa，当加入的玄武岩纤维布层数为3层时，复合材料的弯曲强度为190.84 MPa，提高了2.76倍.2.2 冲击性能冲击强度是用来评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度.冲击强度(&)按式(2)计算.&=A/bd(2)式中，A为冲击能量；b为试样宽度；d为试样厚度.用平均冲击强度和标准偏差测定加入不同层数的玄武岩纤维布对复合材料性能的影响，测试结果如图2和图3所示.玄武岩纤维层数图2 有缺口复合材料的冲击强度玄武岩纤维层数图3 无缺口复合材料的冲击强度根据图2(有缺口)和图3(无缺口)冲击实验数据可以得出BF/EP复合材料的冲击强度随着玄武岩纤维布加入的层数的增加而逐渐增加.根据图2和图3可以得出，有缺口环氧树脂的冲击强度为1.60 KJ/m2，当玄武岩纤维布的层数为3层时，有缺口复合材料的冲击强度为33.07 KJ/m2，提高了19.67倍，无缺口环氧树脂的冲击强度为5.03 KJ/m2，当玄武岩纤维布的层数为3层时，无缺口复合材料的冲击强度为34.90 KJ/m2，提高了5.94倍.可以看出有缺口复合材料的冲击强度提高更多，关键是因为有缺口的环氧树脂不抗冲击，冲击强度很低，而加入3层玄武岩纤维布后，即便复合材料有缺口，但因玄武岩纤维布的增强作用，有缺口复合材料的冲击强度可以达到33.07 KJ/m2，并不比无缺口复合材料的冲击强度34.90 KJ/m2低很多.2.3 断裂韧性KIC是材料的机械性能之一，反映了材料抵抗裂纹扩展和承受脆性断裂的能力，考察复合材料的断裂韧性.它取决于内在因素，如材料的组成和结构，与外部因素如外部应力和样本大小无关.KIC值由公式(3)计算.KIC=Pdb1/2Y(3)式中，P为断裂时最大力；d为试样厚度；b为试样宽度；Y为几何因子.玄武岩纤维布加入到环氧树脂材料中，影响了复合材料的KIC.在环氧树脂中分别加入1层、2层、3层的玄武岩纤维，测定KIC值，测定结果如图4所示.玄武岩纤维层数图4 复合材料的KIC从图4可以看出，随着玄武岩纤维布层数的增加，BF/EP复合材料的KIC值不断增加.环氧树脂的KIC值为0.66 MPa·m1/2，当玄武岩纤维层数添加到三层时，KIC值为2.62 MPa·m1/2，提高了2.97倍.以上研究表明，在环氧树脂中加入玄武岩纤维布的复合材料的弯曲强度、冲击强度、KIC值都得到了一定的提高，原因在于，玄武岩纤维布具有较高的力学性能和断裂韧性，玄武岩纤维布在复合材料中起到有效的增强、骨架支撑作用，其添加到环氧树脂中，可使环氧树脂的力学性能和韧性得到提高.3 结论随着玄武岩纤维层数的增加，BF/EP复合材料的弯曲强度、冲击强度、KIC值不断提高，当玄武岩纤维布达到三层时，复合材料比环氧树脂的弯曲强度提高了2.76倍，缺口冲击强度提高了近20倍，无缺口冲击强度提高了5.94倍，KIC提高了2.97倍.可见，玄武岩纤维布在复合材料中起到有效的提高力学性能和断裂韧性的作用.【相关文献】[1] 王芳,蒯君涛，胡高铨,等.酚化酶解木质素-环氧树脂/环氧树脂复合材料的合成及性能[J].复合材料学报,2017,34(12):2681-2688.[2] 洪晓东，杨东旭，邓恩燕.改性玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能[J].工程塑料应用,2013,41(2):20-24.[3] 陈平,刘胜平,王德中.环氧树脂及其应用[M].北京:化学工业出版社,2011．[4] Vagvala T C,Pandey S S,Ogomi Y,et al.Investigation of metal xanthates as latent curing catalysts for epoxy resin via formation of in-situ metal sulfides[J].Inorganica Chimica Acta,2015,(435):292-298.[5] 姜纪刚,国桂荣.聚丙烯腈系异型纤维国产化进展及发展趋势[J].吉林化工学院学报,2017,34(5):14-19.[6] 陈宇飞,郭艳宏,戴亚杰.聚合物基复合材料[M].北京:化学工业出版社,2010:21.[7] 陈宇飞,孙佳林,王立平,等.玄武岩纤维环氧树脂团状模塑料的研制[J].绝缘材料,2013,46(6):8-10.[8] 李英建,李峰,曲英章,等.连续玄武岩纤维增强复合材料的抗弹性能研究[J].工程塑料应用,2011,39(11):26-28.[9] 李卫东,曹海琳,陈国荣,等.玄武岩纤维/酚醛树脂基复合材料性能研究[J].化学与黏合,2009,31(6):1-4.[10] 张俊华,李锦文,李传校,等.连续玄武岩纤维平纹布增强硼酚醛树脂复合材料研究[J].工程塑料应用,2008,36(12):17-19.。
模压成型工艺
4 模压成型工艺(Compression Molding Process)4.1 概述4.2 模压料4.3 SMC成型工艺4.4 模压工艺/technology.html4.1 概述模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺是利用树脂固化反应中各阶段特性来实现制品成型的，即模压料塑化、流动并充满模腔，树脂固化。
在模压料充满模腔的流动过程中，不仅树脂流动，增强材料也要随之流动，所以模压成型工艺的成型压力较其他工艺方法高，属于高压成型。
因此，它既需要能对压力进行控制的液压机，又需要高强度、高精度、耐高温的金属模具。
用模压工艺生产制品时，模具在模压料充满模腔之前处于非闭合状态。
用模压料压制制品的过程中，不仅物料的外观形态发生了变化，而且结构和性能也发生了质的变化。
但增强材料机恩保持不变，发生变化的主要是树脂。
因此，可以说模压工艺是利用树脂固化反应中各阶段的特性来实现制品成型的过程。
当模压料在模具内被加热到一定温度时，其中树脂受热熔化成为粘流状态，在压力作用下粘裹纤维一道流动直至填满模腔，此时称为树脂的“粘流阶段”。
继续提高温度，树脂发生化学交联，分子量增大。
当分子交联形成网状结构时，流动性很快降低直至表现一定弹性。
再继续受热，树脂交联反应继续进行，交联密度进一步增加，最后失去流动性，树脂变为不溶不熔的体型结构，到达了“硬固阶段”。
模压工艺中上述各阶段是连续出现的，其间无明显界限，并且整个反应是不可逆的。
模压成型始于1909年，当时主要用于生产酚醛树脂复合材料制品。
随着SMC、BMC 和新型塑料的出现，模压成型工艺发展较快，所占比例仅次于手糊、喷射和连续成型，居第三位。
优点：模压成型工艺的主要优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；②产品尺寸精度高，重复性好；③表面光洁，无需二次修饰；④能一次成型结构复杂的制品；⑤因为批量生产，价格相对低廉。