復(fù)合材料成型工藝第1頁(yè)/共75頁(yè)手糊成型工藝及設(shè)備手糊成型——又稱接觸成型HandLayUp工藝流程

第2頁(yè)/共75頁(yè)原材料增強(qiáng)材料纖維織物碳纖維玻璃纖維芳綸纖維硼纖維碳纖維織物玻璃纖維織物芳綸纖維織物混雜纖維織物增強(qiáng)體基體熱固性熱塑性酚醛氰酸酯雙馬來(lái)酰亞胺聚酰亞胺聚砜聚醚砜聚苯硫醚聚醚酰亞胺環(huán)氧聚醚醚酮聚酰亞胺基體第3頁(yè)/共75頁(yè)HandLayUp第4頁(yè)/共75頁(yè)手糊成型工藝的優(yōu)點(diǎn)：

1、不受尺寸、形狀的限制；2、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少；3、工藝簡(jiǎn)單；4、可在任意部位增補(bǔ)增強(qiáng)材料，易滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；5、產(chǎn)品樹(shù)脂含量高，耐腐蝕性能好。手糊成型工藝的缺點(diǎn)1、生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差；2、產(chǎn)品性能穩(wěn)定性差；3、產(chǎn)品力學(xué)性能較低。第5頁(yè)/共75頁(yè)2.1原材料的選擇選用的原材料必須滿足3點(diǎn)要求1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能要求2、手糊成型工藝要求3、價(jià)格便宜、材料容易取得2.1.1聚合物基體的選擇

選用原則：

室溫下固化凝膠能配成粘度適中的膠液0.2—0.5Ps第6頁(yè)/共75頁(yè)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂第7頁(yè)/共75頁(yè)第8頁(yè)/共75頁(yè)第9頁(yè)/共75頁(yè)第10頁(yè)/共75頁(yè)Tg~240℃–260℃四縮水甘油基-4，4'一二氨基二苯甲烷(TGDDM)芳香胺---二氨基二苯砜(DDS）

第11頁(yè)/共75頁(yè)不飽和聚酯第12頁(yè)/共75頁(yè)第13頁(yè)/共75頁(yè)第14頁(yè)/共75頁(yè)乙烯基酯第15頁(yè)/共75頁(yè)第16頁(yè)/共75頁(yè)第17頁(yè)/共75頁(yè)第18頁(yè)/共75頁(yè)第19頁(yè)/共75頁(yè)第20頁(yè)/共75頁(yè)3、輔助劑不飽和聚酯樹(shù)脂的輔助劑包括交聯(lián)劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、阻聚劑、光敏劑等。1）交聯(lián)劑要求：高沸點(diǎn)，低粘度，能溶解樹(shù)脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、染料等，反應(yīng)活性大，能使共聚反應(yīng)在室溫或較低溫度下進(jìn)行，能與樹(shù)脂共聚形成均相共聚物。常用交聯(lián)劑：

苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、鄰苯二甲酸二丙烯酯、鄰苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。第21頁(yè)/共75頁(yè)2）、引發(fā)劑引發(fā)劑可以產(chǎn)生自由基，引發(fā)樹(shù)脂體系進(jìn)行固化反應(yīng)。引發(fā)劑一般為過(guò)氧化物，其通式為ROOR`。引發(fā)劑的主要類型有：氫過(guò)氧化物、酸過(guò)氧化物、酮過(guò)氧化物、酯過(guò)氧化物、二?；^(guò)氧化物。最常用的有：

過(guò)氧化二苯甲酰

過(guò)氧化環(huán)己酮（混合物）

過(guò)氧化甲乙酮（混合物）OO‖‖C6H5-C-OO-C-C6H5第22頁(yè)/共75頁(yè)3）促進(jìn)劑

常用的引發(fā)劑其臨界溫度均在60℃以上，說(shuō)明單獨(dú)使用有機(jī)過(guò)氧化物，不能滿足不飽和聚酯樹(shù)脂室溫固化的要求。在促進(jìn)劑的存在下，有機(jī)過(guò)氧化物的“分解活化能”顯著下降，可以使有機(jī)過(guò)氧化物的分解溫度降到室溫以下。

這種能使引發(fā)劑降低分解活化能，降低引發(fā)溫度的物質(zhì)稱為促進(jìn)劑。引發(fā)劑－促進(jìn)劑體系稱為引發(fā)系統(tǒng)常用的引發(fā)劑－促進(jìn)劑體系有：過(guò)氧化苯甲酰－叔胺體系過(guò)氧化環(huán)己酮－環(huán)烷酸鈷

第23頁(yè)/共75頁(yè)常用叔胺的反應(yīng)活性順序：N，N二甲基對(duì)甲苯胺>二甲基苯胺>二乙基苯胺A過(guò)氧化苯甲酰－叔胺體系叔胺類用量20℃固化時(shí)間010天二乙基苯胺0.2%30分鐘二甲基苯胺0.2%18分鐘N，N二甲基對(duì)甲苯胺0.2%4分鐘叔胺促進(jìn)劑對(duì)固化速度的影響不飽和聚酯樹(shù)脂+1%過(guò)氧化苯甲酰第24頁(yè)/共75頁(yè)B酮過(guò)氧化物－環(huán)烷酸鈷引發(fā)體系也是不飽和聚酯樹(shù)脂低溫固化最常見(jiàn)的引發(fā)體系，環(huán)烷酸鈷對(duì)聚酯固化速度的影響見(jiàn)下表。引發(fā)劑及用量促進(jìn)劑及用量固化時(shí)間2％過(guò)氧化甲乙酮048×60min2％過(guò)氧化甲乙酮0.01％環(huán)烷酸鈷84min2％過(guò)氧化環(huán)己酮028×60min2％過(guò)氧化環(huán)己酮0.01％環(huán)烷酸鈷60min第25頁(yè)/共75頁(yè)4）阻聚劑為了增加不飽和聚酯樹(shù)脂的貯存穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)適用期，常在聚酯樹(shù)脂中加入阻聚劑。（一般在樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中就加入）最常用的阻聚劑有：對(duì)苯二酚、叔丁基對(duì)苯二酚、硝基苯、亞硫酸鹽等自由基與苯乙烯的反應(yīng)速度比自由基與O2的反應(yīng)速度慢104倍，一般聚酯樹(shù)脂制品固化時(shí)，表面應(yīng)覆蓋聚酯薄膜。若不用薄膜覆蓋，也應(yīng)使成型表面形成與空氣隔離的物質(zhì)如蠟類，否則自由基與周圍空氣中的O2、H2O反應(yīng)，耗去大部分自由基，造成表面固化不完全而發(fā)粘。第26頁(yè)/共75頁(yè)2.1.2.1增強(qiáng)材料的種類：（1）玻璃纖維種類E－玻璃纖維，無(wú)堿纖維，含堿0.8％以下C－玻璃纖維，中堿纖維，含堿8％左右A－玻璃纖維，有堿纖維，含堿12～15％S－玻璃纖維，高強(qiáng)纖維，含堿0.3％M－ 高彈玻璃纖維L－防輻射玻璃纖維第27頁(yè)/共75頁(yè)第28頁(yè)/共75頁(yè)第29頁(yè)/共75頁(yè)第30頁(yè)/共75頁(yè)第31頁(yè)/共75頁(yè)第32頁(yè)/共75頁(yè)第33頁(yè)/共75頁(yè)第34頁(yè)/共75頁(yè)第35頁(yè)/共75頁(yè)第36頁(yè)/共75頁(yè)第37頁(yè)/共75頁(yè)2.1.3增強(qiáng)材料的表面處理一、表面處理的意義去污，增強(qiáng)了玻璃與樹(shù)脂界面的粘接，防止水分或其它介質(zhì)的侵入，改善了界面狀態(tài)，有效地傳遞應(yīng)力，使玻璃纖維與樹(shù)脂間形成一個(gè)牢固的整體

第38頁(yè)/共75頁(yè)偶聯(lián)劑是一種改善玻纖的表面性質(zhì)，即能與玻纖起化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵結(jié)合，又能與樹(shù)脂起化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵結(jié)合的表面處理劑。它可以加強(qiáng)復(fù)合材料的界面結(jié)合，保護(hù)纖維，防止水分等有害介質(zhì)的侵入；它可以改善復(fù)合材料的界面狀態(tài)，有效傳遞應(yīng)力，使多種材料間形成一個(gè)復(fù)合牢固的整體。第39頁(yè)/共75頁(yè)pooradhesionwithaincompatiblesilanecouplingagent.goodadhesionwithacompatiblesilanecouplingagent.第40頁(yè)/共75頁(yè)（4）玻璃纖維的處理方法①后處理法：（對(duì)于“紡織型浸潤(rùn)劑”）第一步除去浸潤(rùn)劑，有兩種方法。a、洗滌法:在皂水或有機(jī)溶液中清洗，然后烘干。

b、熱處理法：（250℃～450℃）1h。第二步用表面處理劑處理（要求產(chǎn)品質(zhì)量較高時(shí)），處理步驟為:浸漬－水洗－烘干。②前處理法：把表面處理劑就加入到“浸潤(rùn)劑”里,在拉絲時(shí)表面處理劑就被覆蓋在了玻璃纖維上。

③遷移法：把表面處理劑加入到樹(shù)脂膠液中，當(dāng)玻璃纖維浸膠時(shí)，樹(shù)脂會(huì)遷移到纖維與樹(shù)脂的界面上。遷移法需要熱處理后使用。

第41頁(yè)/共75頁(yè)CARBONFIBERSCarbonfibersurfacesarechemicallyinactiveandmustbetreatedtoformsurfacefunctionalgroupsthatpromotegoodchemicalbondingwiththepolymermatrix.第42頁(yè)/共75頁(yè)Oxidativesurfacetreatments

Thegas-phaseoxidationNitricacid第43頁(yè)/共75頁(yè)2.Nonoxidativesurfacetreatments

Coatedbystyrene–maleic，anhydridecopolymers,methylacrylate–acrylonitrilecopolymer,andpolyamides第44頁(yè)/共75頁(yè)

2.2手糊成型模具與脫模劑2.2.1模具的結(jié)構(gòu)與材料一、結(jié)構(gòu)

單模對(duì)模拼裝模陽(yáng)模陰模第45頁(yè)/共75頁(yè)陽(yáng)模：制品內(nèi)表面尺寸準(zhǔn)確，光滑。成型方便，便于通風(fēng)。陰模：制品外表面尺寸準(zhǔn)確，光滑。陰模深操作不便、通風(fēng)條件不好、衛(wèi)生條件差。對(duì)模：由陰陽(yáng)模兩部分組成，制品內(nèi)外表面均光滑，厚度準(zhǔn)確。不適合成型批量少及大型制品（模具、設(shè)備投資大）。拼裝模：一些形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，為了脫模方便，需要利用拼裝模，即把模具分成幾塊進(jìn)行拼裝，脫模時(shí)可以分塊進(jìn)行，比較方便。第46頁(yè)/共75頁(yè)二、材料

木材、石膏、水泥、玻璃鋼、陶土、金屬等。

必須滿足以下要求：（1）滿足產(chǎn)品尺寸、精度、外觀及數(shù)量的要求；（2）有足夠的強(qiáng)度與剛度，不易變形、損壞；（3）不受樹(shù)脂及輔助材料的浸蝕，不影響樹(shù)脂固化；（4）易脫模，使用周期長(zhǎng)；（5）價(jià)格便宜，材料易得。第47頁(yè)/共75頁(yè)（1）木材要求均質(zhì)、無(wú)節(jié)。常用紅松、銀杏、棗木等。木材模具表面需要封孔處理。其特點(diǎn)是質(zhì)輕、易加工；但不耐久。適合于小批量生產(chǎn)小型制品。（2）石膏用半水石膏成型。制造簡(jiǎn)便，造價(jià)低；不耐用，怕沖擊，適合于小批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的制品。（3）水泥制造方便，成本低，有一定強(qiáng)度，適合于制造形狀簡(jiǎn)單，表面要求不高的制品。第48頁(yè)/共75頁(yè)（4）石蠟適合于制作難以取出的型心，一次性使用，成型后融化掉。（5）金屬

常用鋼材、鑄鋁等。耐久、不易變形；但加工費(fèi)用高。適合于小型、大批量生產(chǎn)的高精度制品。（6）玻璃鋼由木模或石膏模翻制。質(zhì)輕、耐久、制造方便。適合于中小型制品的批量生產(chǎn)。第49頁(yè)/共75頁(yè)2.2.3玻璃鋼高級(jí)模具

屬于平整度高，光潔度高的高級(jí)模具。2.2.3.1玻璃鋼高級(jí)模具的要求（1）具有足夠的強(qiáng)度、剛度。（2）具有一定硬度、耐熱性能承受樹(shù)脂固化放熱的收縮作用。（3）尺寸精確、無(wú)潛藏氣孔，殘留劃痕度小于0.1μm。（4）光澤度達(dá)到80-90光澤單位或者目測(cè)反光。第50頁(yè)/共75頁(yè)2.3.1原材料準(zhǔn)備2.3.1.1膠液準(zhǔn)備膠液粘度:粘度控制在0.2～0.8Pa.s之間粘度過(guò)高不易涂刷和浸透增強(qiáng)材料，粘度過(guò)低，在樹(shù)脂凝膠前發(fā)生膠液流失，使制品出現(xiàn)缺陷。

2.3手糊成型工藝主要工藝參數(shù)：膠液粘度，凝膠時(shí)間第51頁(yè)/共75頁(yè)凝膠時(shí)間：指在一定溫度條件下，樹(shù)脂中加入定量的引發(fā)劑、促進(jìn)劑或固化劑，從粘流態(tài)到失去流動(dòng)性，變成軟膠狀態(tài)凝膠所需的時(shí)間。

一般采用引發(fā)劑、促進(jìn)劑用量調(diào)節(jié)。影響凝膠時(shí)間的主要因素：

⑴引發(fā)劑、促進(jìn)劑用量。引發(fā)劑、促進(jìn)劑用量大，凝膠時(shí)間縮短；⑵膠液體積的影響。膠液體積越大，熱量不易散失，凝結(jié)快；⑶環(huán)境溫度、濕度的影響氣溫越高，凝結(jié)越快濕度越小，凝結(jié)越快⑷制品表面積影響制品表面積大，凝結(jié)快。第52頁(yè)/共75頁(yè)樹(shù)脂膠液配制：(1)不飽和聚酯樹(shù)脂膠液配方及配制

樹(shù)脂+引發(fā)劑+促進(jìn)劑

預(yù)混

操作前

第53頁(yè)/共75頁(yè)引發(fā)劑作用：控制反應(yīng)速度，使樹(shù)脂最終反應(yīng)完全（一般為過(guò)氧化物）起固化劑的作用。促進(jìn)劑的作用：促使引發(fā)劑降低引發(fā)溫度，在較低溫度下分解產(chǎn)生大量游離基，加快反應(yīng)速度，降低引發(fā)劑用量。膠液配制方法：按配方比例將引發(fā)劑或促進(jìn)劑的一種先與樹(shù)脂攪拌均勻，再加入另一種攪勻。切忌同時(shí)加入。否則會(huì)生成硬塊第54頁(yè)/共75頁(yè)不飽和聚酯樹(shù)脂的品種

（1）通用型：303、306、307、314,701、702,703、781等。

（2）耐溫型：309、311、313、711、712等（耐溫性為l00℃，712為120℃）。

（3）耐蝕型：711、2608、X41、X42等（711又稱雙酚A型，2608、X41、X42又稱二甲苯型）。

（4）韌性型：3193、721、802等。

（5）光穩(wěn)定型：782,783等。

（6）自熄型：731、732,736,737等（耐溫性能900℃）。

第55頁(yè)/共75頁(yè)配方用量(g)306＃不飽和聚酯樹(shù)脂

503193#不飽和聚酯樹(shù)脂

50過(guò)氧化環(huán)己酮（50%DBP溶液）3~4環(huán)烷酸鈷（2％溶液）

2苯乙烯石蠟液（石蠟含量0.5%)2~4第56頁(yè)/共75頁(yè)(2)環(huán)氧樹(shù)脂膠液配制配制方法：先將稀釋劑及其他輔助劑與樹(shù)脂攪勻，使用前加入固化劑攪勻。環(huán)氧+固化劑（胺類）

稀釋劑，輔助劑

第57頁(yè)/共75頁(yè)第58頁(yè)/共75頁(yè)2.3.1.2增強(qiáng)材料準(zhǔn)備下料時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)1、布的方向性2、拼縫應(yīng)各層錯(cuò)開(kāi)3、對(duì)圓形制品，布的45°方向變形能力好，可沿此方向裁成布條糊制。4、注意經(jīng)濟(jì)使用預(yù)處理：干：烘干，不潮濕凈：無(wú)油污第59頁(yè)/共75頁(yè)2.3.1.3膠衣糊準(zhǔn)備膠衣樹(shù)脂的配制33號(hào)膠衣樹(shù)脂100份（重量百分比wt％）50％過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯糊（引發(fā)劑H）白色4份6％萘酸鈷苯乙烯溶液（促進(jìn)劑E）紫色2～4份1、種類與功效33號(hào)間苯二甲酸型膠衣樹(shù)脂：耐水36PA樹(shù)脂：不透明、自熄39號(hào)膠衣樹(shù)脂，間苯二甲酸-HET酸酐：耐熱、自熄21號(hào)膠衣樹(shù)脂，新戊二醇：耐水煮、耐熱、不污染、柔韌耐磨2、配置膠衣樹(shù)脂+引發(fā)劑+促進(jìn)劑第60頁(yè)/共75頁(yè)2.3.2糊制2.3.2.1表面層（膠衣層）

一般采用加了顏料的膠衣樹(shù)脂制作，也可用普通樹(shù)脂制作，需用玻璃纖維表面氈增強(qiáng)防裂。表面層的作用：形成富樹(shù)脂層、光潔美觀、耐侵蝕、耐水、耐酸堿、耐候等。厚度控制：0.25～0.5mm，單位面積用膠300～500g/m2。操作方法：a、刷涂(需兩遍垂直涂刷，一遍基本固化后再刷另一遍，開(kāi)始凝膠時(shí)鋪纖維氈)。b、噴涂。第61頁(yè)/共75頁(yè)影響膠衣噴涂的因素：（1）觸變指數(shù)的影響用噴射距離調(diào)節(jié)距離400～500mm，壓力0.4～0.5MPa。（2）溫度的影響控制膠衣樹(shù)脂溫度25-30℃。（3）膠衣層中氣泡的影響（4）苯乙烯含量的影響噴涂時(shí)苯乙烯揮發(fā)可造成固化不好（5）水分影響膠衣層中嚴(yán)禁水分混入，包括樹(shù)脂中和模具上。第62頁(yè)/共75頁(yè)2.3.2.2鋪層控制鋪層的拼接形式搭接產(chǎn)品外形發(fā)生變化

對(duì)接外形較好，制品平直

2.3.2.3鋪層二次固化拼接對(duì)于較厚的制品，由于樹(shù)脂固化放熱量大，易產(chǎn)生產(chǎn)品的變形與分層。應(yīng)分兩次鋪層固化。在接縫區(qū)加一層附加布增強(qiáng);接縫距離S一般控制在1～2cm。第63頁(yè)/共75頁(yè)第64頁(yè)/共75頁(yè)鋪層2次固化的拼接方法：

先按一定鋪層錐度糊制各層，使其形成階梯形，達(dá)到一定厚度后（不超過(guò)7mm），在階梯上鋪放一層“無(wú)膠平紋玻璃布”。固化后撕去該層玻璃布并保證拼接面的粗糙度和清潔。然后糊以下各層。第65頁(yè)/共75頁(yè)2.3.3固化2.3.3.1不飽和聚酯樹(shù)脂的固化分為：凝膠階段定型階段（硬化階段）熟化階段（完全固化階段）第66頁(yè)/共75頁(yè)

因?yàn)橐l(fā)劑一般在60℃以上才能分解出游離基，因此常溫固化時(shí)必須加入促進(jìn)劑，降低其分解溫度。

引發(fā)劑用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響用量過(guò)大：反應(yīng)速度過(guò)大，放熱量大，導(dǎo)致樹(shù)脂急劇固化，收縮嚴(yán)重，產(chǎn)生裂紋。同時(shí)影響聚合鏈長(zhǎng)度，分子量降低，力學(xué)性能下降。用量過(guò)?。翰蛔阋允箻?shù)脂固化完全。第67頁(yè)/共75頁(yè)2.3.3.1

固化工藝控制固化度：樹(shù)脂固化反應(yīng)的程度，常用丙酮萃取法測(cè)定。手糊制品的成型工藝條件：

溫度15℃以上，濕度小于80％。利用上述工藝條件及合理的配方，才能使樹(shù)脂固化達(dá)到要求的程度。第68頁(yè)/共75頁(yè)一般手糊制品24h脫