聚合物基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料第二節(jié)聚合物基復(fù)合材料（PMC）1.1聚合物基體1.2PMC界面1.3PMC制備工藝1.4PMC性能與應(yīng)用聚合物基復(fù)合材料（PMC）是以有機(jī)聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料組合而成的。聚合物基體材料雖然強(qiáng)度低，但由于其粘接性能好，能把纖維牢固地粘接起來，同時(shí)還能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。而纖維的高強(qiáng)度、高模量的特性使它成為理想的承載體。纖維和基體之間的良好的結(jié)合充分展示各自的優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具有許多優(yōu)良特性。實(shí)用PMC通常按兩種方式分類。一種以基體性質(zhì)不同分為熱固性樹脂基復(fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料；另一種按增強(qiáng)劑類型及在復(fù)合材料中分布狀態(tài)分類。如：玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料（俗稱玻璃鋼）、短切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料、芳香族聚酰胺纖維增強(qiáng)塑料、碳化硅纖維增強(qiáng)塑料、礦物纖維增強(qiáng)塑料、石墨纖維增強(qiáng)塑料、木質(zhì)纖維增強(qiáng)塑料等。這些聚合物基復(fù)合材料具有上述共同的特點(diǎn)，同時(shí)還有其本身的特殊性能。通常意義上的聚合物基復(fù)合材料一般就是指纖維增強(qiáng)塑料（FRP），而為各種目的加入各種填料的高分子材料不在這里論及。1.1聚合物基體聚合物基體是纖維增強(qiáng)塑料的一個(gè)必需組分，在復(fù)合材料成型過程中，基體經(jīng)過復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程，與增強(qiáng)纖維復(fù)合成具有一定形狀的整體。因而基體性能直接影響復(fù)合材料性能?；w的主要作用包括將纖維粘合成整體并使纖維位置固定，在纖維間傳遞載荷，并使載荷均勻；決定復(fù)合材料的一些性能。如復(fù)合材料的高溫使用性能（耐熱性）、橫向性能、剪切性能、耐介質(zhì)性能（如耐水、耐化學(xué)品性能）等；決定復(fù)合材料成型工藝方法及工藝參數(shù)選擇；保護(hù)纖維免受各種損傷。此外對(duì)復(fù)合材料一些性能有重要影響，如縱向位伸、尤其是壓縮性能，疲勞性能，斷裂韌性等。1、 分類用于復(fù)合材料的聚合物基體主要按樹脂熱行為可分為熱固性及熱塑性兩類。熱塑性基體如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚硯、聚醚醚酮等，它們是一類線形或有支鏈的固態(tài)高分子，可溶可熔，可反復(fù)加工成型而無(wú)任何化學(xué)變比。熱固性基體如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、雙馬樹脂、不飽和聚酯等，它們?cè)谥瞥勺罱K產(chǎn)品前，通常為分于量較小的液態(tài)或固態(tài)預(yù)聚體，經(jīng)加熱或加固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化后，形成不溶不熔的三維網(wǎng)狀高分子。2、 熱塑性基體原則上.所有的熱塑性樹脂，如聚烯烴、聚醚、聚酰胺、聚脂、聚砜等都可作為復(fù)合材料基體。普通的熱塑性基體包括通用塑料，如聚丙烯（PP）、ABS樹脂和工程塑料等。它們通常用20—40%的短纖維增強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度和彈性模量可提高1—2倍，可明顯改善蠕變性能，提高熱變形溫度和導(dǎo)熱系數(shù)，降低線膨脹系數(shù)，增加尺寸穩(wěn)定性，降低吸濕率，抑制應(yīng)力開裂、提高疲勞性能。這些短纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料作為工程材料廣泛用于機(jī)械零部件、汽車、化工設(shè)備等。而耐高溫的特種工程塑料作為先進(jìn)復(fù)合材料基體，通常以連續(xù)纖維增強(qiáng)，其典型品種的結(jié)構(gòu)和物性數(shù)據(jù)列于表4—4。聚醚醚酮（PEEK）是一種半結(jié)晶性熱塑性樹脂，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為143度，熔點(diǎn)為334度，結(jié)晶度與其加工熱歷史有關(guān)，一般在20一40%,最大結(jié)晶度為48%。PEEK具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性，其在空氣中的熱分解溫度達(dá)6500C,加工溫度在370一4200C，以PEEK為墓體的復(fù)合材料可在2500C的高溫下長(zhǎng)期使用。在室溫下，PEEK的模量與環(huán)氧樹脂相當(dāng)，強(qiáng)度優(yōu)于環(huán)氧，而斷裂韌性極高（比韌性環(huán)氧樹脂還寓一個(gè)數(shù)量級(jí)以上)。PEEK耐化學(xué)腐蝕性可與環(huán)氧樹脂媲美.而吸濕宰比環(huán)氧低得多。PEEK耐絕大多數(shù)有機(jī)溶劑和酸堿，除液體氫氟酸、濃硫酸等個(gè)別強(qiáng)質(zhì)子酸外，PEEK不為任何溶劑所溶解。此外，PEEK還具有優(yōu)秀的阻燃性、極低的發(fā)煙串和有毒氣體釋放率，以及極好的耐輻射性。碳纖維(AS—4)增強(qiáng)PEEK的第二代產(chǎn)品稱ACP—2，耐疲勞性超過環(huán)氧/碳纖維復(fù)合材料.耐沖擊性好，在室溫下具有很良好的耐蛹變性能。APc—2的層間斷裂韌性很高，(G1c>L8KJ/m’)。PEEK基復(fù)合材料已經(jīng)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上大量使用。聚醚砜(PES)是一種非晶聚合物，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)225nC,可在1800c溫度下長(zhǎng)期使用。但是，由于PEs的耐溶劑性差，限制了它在飛機(jī)結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的應(yīng)用，但PES基復(fù)合材料的在電子產(chǎn)品、雷達(dá)天線罩、靶機(jī)蒙皮等方面得到大量應(yīng)用，它也可用于宇宙飛船的關(guān)鍵部件。聚酰按酰亞胺(PAI)是一種熔體粘度很高的熱塑性樹脂，通常也稱假熱塑性樹脂。它具有優(yōu)異的耐熱性，其玻璃化溫度Tg可達(dá)280^,長(zhǎng)期使用溫度達(dá)240。。3、熱固性基體熱固性基體(不飽合聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等)在連續(xù)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中一直占統(tǒng)治地位。不飽合聚酯樹脂、酚醛樹脂主要用于玻璃增強(qiáng)塑料，其中聚酯樹脂用量最大，約占總量的80%,而環(huán)氧樹脂則一般用作耐腐蝕性或先進(jìn)復(fù)合材料基體。幾種熱固性樹脂.(澆鑄體)典型的物理及力學(xué)性能列于表4—2。不飽合聚酯樹脂(UP—UnsaturatedPolyes比rR6sin)是由不飽合二元酸或酸酐、飽合二元酸或酸酐與二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)合成的低聚物。將其溶解在乙烯類單體中所形成的溶液稱不飽合聚酯樹脂。表4—3比較了幾種熱固性樹脂基體的性能及應(yīng)用范圍。通用不飽合聚酯是由順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐與I,2一丙二醉按摩爾比1“1；2.15合成的，溶于苯乙烯中得到低粘度樹脂。UP的固化是由聚畝中的雙鍵，在引發(fā)劑(如過氧化物)作用下與固化劑苯乙烯(或MMA)共聚形成高交聯(lián)度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而完成的。不飽合聚酯的性能取決于單體類型和比例，飽和二元酸與不飽和二元酸比例越大，則樹脂韌性越好，但耐熱性越差。UP是目前復(fù)合材料領(lǐng)域中用量最大約一類樹脂基體，其牌號(hào)繁多、用途廣泛，可根據(jù)制品性能要求及成型工藝方法的不同，選用不同種類樹脂，可適用于手糊、模壓、纏繞、拉擠等各種工藝。與環(huán)氧比較，不炮臺(tái)聚酪樹胎的固化收縮率較大、耐熱性較差，但由于它的價(jià)格較便宜，制造也較方便，因而作為通用復(fù)合材料加GF/UP玻璃鋼仍占市場(chǎng)主導(dǎo)地位。廣泛用于電器、建筑、防腐、交通等許多領(lǐng)域。環(huán)氧樹脂（EP）是一種分子中各有兩個(gè)或兩個(gè)以上活性環(huán)氧基團(tuán)一（二二12一）的彳氐聚物。環(huán)氧樹脂具有適應(yīng)性濕（可選擇的品種、固化劑、改性劑等種類很多）、工藝件好、粘接力大、成型收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn).因而其用量大，使用廣泛。環(huán)氧樹脂的固化可以通過催化劑使環(huán)氧基相互連接而固化，也可以用臺(tái)有能與環(huán)氧基反應(yīng)的官能團(tuán)的反應(yīng)性固化劑固化。常用固化劑包括脂肪族或芳香族胺類，有機(jī)多元酸或酸酐等。單純的環(huán)氧樹脂固化后是很脆的，為了改善這一性能，常向體系中加入增韌劑。它不但能改善樹脂的沖擊強(qiáng)度相耐熱沖擊性能.還能減少固化時(shí)反應(yīng)熱和收縮率。但增韌劑的加入會(huì)導(dǎo)致樹脂耐熱性、電性能、耐化學(xué)腐濁性及某些力學(xué)性能的下降。酚醛樹脂是由酚類（主要是苯酚）和醛類（主要是甲醛）聚合生成的一類樹脂，它是最早工業(yè)化的熱因性合成樹脂。由于其合成方便，價(jià)格低廉以及固化徹的一些特殊性能，如阻燃性、耐烷蝕性、低發(fā)煙性和耐熱性等，使其不但在膠粘劑、油漆、電絕緣材料等方面仍大量應(yīng)用。作為FRP基體也有許多應(yīng)用.如制造宇宙飛行器的耐燒蝕材料、印刷電路板、隔熱板、摩擦材料等。用于FRP的酚醛樹脂很多是改性的，如硼酚醛、有機(jī)硅酚醛等。1.2PMC界面由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有不同于金屬材料結(jié)構(gòu)的許多特點(diǎn)，因此復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不同于金屬材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含了材料設(shè)計(jì)的內(nèi)容，復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)直接控制或影響復(fù)合材料的性能。因而，復(fù)合材料的界面表征、控制或改善界面狀態(tài)，對(duì)于復(fù)合材料設(shè)計(jì)來說是一項(xiàng)重要內(nèi)容。PMC界面結(jié)構(gòu)PMC界面層結(jié)構(gòu)主要包括接近反應(yīng)層的基體擬制層、與基體的反應(yīng)層或偶聯(lián)劑參與的反應(yīng)層、以及增強(qiáng)劑表面。有時(shí)，增強(qiáng)劑表面吸附的一些物質(zhì)也可能殘留在界面區(qū)或由于浸潤(rùn)不完全而在界面產(chǎn)生孔隙。當(dāng)然，在界面區(qū)還存在殘余熱應(yīng)力的作用。因而.了解界面結(jié)構(gòu)的目的就是要了解基體與增強(qiáng)劑表面的作用，偶聯(lián)劑與增強(qiáng)劑及基體作用，增強(qiáng)劑表面的組成、結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)，界面層性質(zhì)，界面粘接強(qiáng)度的大小以及殘余應(yīng)力的大小及作用等。界面結(jié)構(gòu)可以通過電子顯微鏡(SEM和TEM)、光電子能譜(ESCA,AES)、紅外光譜(FTIR)和拉曼(只。man)光譜、二次離子質(zhì)譜(s1MS)、色譜等現(xiàn)代分析技術(shù)進(jìn)行界面層的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)解析。由于界面粘結(jié)取決于纖維的排列、化學(xué)性質(zhì)，以及高分子基體的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，因此界面性質(zhì)是因纖維一基體系統(tǒng)而異的。粘著理論認(rèn)為，對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)來說，界面的粘結(jié)是由纖維與基體間的粘著力引起的。然而，纖維上常涂有一層涂料，這層涂料形成纖維與基體之間的結(jié)合層，對(duì)粘著可以認(rèn)為主要是發(fā)生在界面上的五種機(jī)理，即吸附和浸潤(rùn)、相互擴(kuò)散、靜電吸引、化學(xué)鍵結(jié)合、機(jī)械粘著，所造成的。它們或者獨(dú)立作用或者聯(lián)合作用產(chǎn)生界面的粘結(jié)。PMC界面粘接強(qiáng)度測(cè)定PMC界面粘接強(qiáng)度是PMC界面的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，對(duì)于界面研究和復(fù)合材料設(shè)計(jì)都有重要意義。常用的界面粘接強(qiáng)度測(cè)定有兩類方法，即單纖維測(cè)試方法和。單纖維測(cè)試方法中有單纖維拔出法、單纖維臨界長(zhǎng)度法、微壓入法等(如圖4—6)。它們可容易地判斷界面斷裂機(jī)制和粘接強(qiáng)度，特別適用于經(jīng)不同表面處理的纖維間的比較及研究真實(shí)的界面現(xiàn)象.但它的局限性是把一根孤立的纖維包埋在基體中，不能真實(shí)反映復(fù)合材料性能。第二類方法是基于實(shí)際復(fù)合材料的測(cè)試技術(shù)，如短梁剪切方法、薄壁管扭轉(zhuǎn)方法、90。拉伸方法等.它們通常是在簡(jiǎn)單的平面應(yīng)力假設(shè)下，測(cè)得復(fù)合材料層板的面內(nèi)或?qū)娱g剪切強(qiáng)度，它們適用于作為工程數(shù)據(jù)并用于不同材料的比較，但不是真實(shí)的界面強(qiáng)度數(shù)據(jù)，有時(shí)也不能真實(shí)反映界面失效機(jī)制。常用的短梁剪切法是由小跨度三點(diǎn)彎曲法測(cè)定剪切強(qiáng)度，原理圖如下。雖然層間剪切強(qiáng)度并不是纖維一基體界面剪切強(qiáng)度，但它直接反映界面粘接的好壞，并與界面剪切強(qiáng)度相—致，同時(shí)，它隨復(fù)合材料孔隙率的增加而下降，因而也常用其評(píng)價(jià)復(fù)合材料質(zhì)量。PMC界面特點(diǎn)與界面設(shè)計(jì)（1）大多數(shù)界面為物理粘接，由上述可見，PMC有如下幾方面的特點(diǎn)，粘接強(qiáng)度較低。PMC的界面粘接主要來自物理粘接力，如色散力、偶極力、氫鍵等，因而相對(duì)來說，界面粘接強(qiáng)度較低。GF表面經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，可與基體反應(yīng)，但偶聯(lián)劑與纖維表面的結(jié)合f化學(xué)反應(yīng)或氫鍵），亦是不穩(wěn)定的，可能被環(huán)境（水、化學(xué)介質(zhì)等）破壞。CF或KF經(jīng)表面處理后.也能與基體發(fā)生局部反應(yīng)，但反應(yīng)濃度很低。（2）PMC—般在較低溫度下使用，故界面可保持相對(duì)穩(wěn)定。PMc的界面一經(jīng)形成，除非被水、化學(xué)介質(zhì)等腐蝕，一般就不再發(fā)生變化。（3）PMC中增強(qiáng)本體一般不與基體反應(yīng)。PMC界面設(shè)計(jì)的基本原則是：改善浸潤(rùn)性，提高界面粘接強(qiáng)度。提高PMC的界面粘接強(qiáng)度對(duì)其大多數(shù)性能是有利的。目前對(duì)PMC界面研究的主要目的是改善增強(qiáng)劑與基體的捏潤(rùn)性，提高界面粘接力。方法有：1）使用偶聯(lián)劑。對(duì)GFP，偶聯(lián)劑已是必不可少的。根據(jù)基體性質(zhì)不同，選擇不同的偶聯(lián)劑，可以使GF被基體更好地浸潤(rùn)；同時(shí)提高復(fù)合材料的耐濕性、耐化學(xué)藥品性等。常用侗聯(lián)劑有有機(jī)硅、有機(jī)鉻、欽酸酪等。其中，有機(jī)硅偶聯(lián)別是一類品種最多、效果顯著、應(yīng)用員廣的偶聯(lián)劑。一般有機(jī)硅偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)通式為R—S;(oR’)：。其中“R”為能與樹脂兼容或反應(yīng)的有機(jī)基團(tuán).如一cH二CH2t—CHs4H;CH2、一CH?CH2CH:NH2等，“Rf〃為甲基或乙基。改變R的結(jié)構(gòu)就可得到適合不同樹胎體系的有機(jī)硅偶聯(lián)劑。常見偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)式列于表4—5；增強(qiáng)劑表面活化。這是對(duì)碳纖維主要采取的表面處理方法。通過各種表面處理方法，如表面氧化、等離子體處理，可在惰性的cF、KF表面上引入活性官能團(tuán)如一CooH、一oH、一NH2等等，這些活性官能團(tuán)可與基體中活性基團(tuán)反應(yīng)。另一方面這些活性官能團(tuán)也可提高纖維與基體兼容性，提高粘接強(qiáng)度。使用聚合物涂層。這也是改善PMC界面粘接狀況的一種有效方法，一些聚合物涂層與增強(qiáng)纖維和基體都有良好的涅潤(rùn)性。聚合物涂層的另一外作用是改善界面應(yīng)力狀態(tài)，減弱界面殘余應(yīng)力，涂層作為界面過渡層，可明顯改善復(fù)合材料的沖擊和疲勞性能。1.3PMC制備工藝在纖維與樹脂體系確定后，復(fù)合材料的性能主要決定于制備工藝。PMC制備工藝包括三部分方面的內(nèi)容，一預(yù)浸料/預(yù)混料的制造，預(yù)浸料或預(yù)混料是一類PMC的半成品形式，它們是其它一些制品制造工藝(如壓力成型)的原材料；二是成型，就是將預(yù)浸料根據(jù)產(chǎn)品的要求，鋪置成一定的形狀，一般就是產(chǎn)品的形狀；三是進(jìn)行固化，這就是使已鋪置成一定形狀的疊層預(yù)浸料在溫度、時(shí)間和壓力等因素影響下使形狀固定下來，并能達(dá)到預(yù)計(jì)的性能要求。1預(yù)浸料及預(yù)混料制造工藝預(yù)浸料通常是指定向排列的連續(xù)纖維(單向、織物)等浸漬樹脂后所形成的厚度均勻的薄片狀半成品。預(yù)混料是指由不連續(xù)纖維浸漬樹脂或與樹脂混合后所形成的較厚的片狀、團(tuán)狀或粒狀半成品，包括片狀模塑料 (SMC,GMT)、團(tuán)狀模塑料(BMC)和注射模塑料(MC)。它們是復(fù)合材料生產(chǎn)過程中由增強(qiáng)纖維與樹脂系統(tǒng)、填料混合或浸漬而成的半成品形式，可由它們直接通過各種成型工藝制成最終構(gòu)件或產(chǎn)品。表xx為預(yù)浸科及預(yù)混料的基本特征。預(yù)浸料制造。熱固性預(yù)浸料的組成簡(jiǎn)單，通常僅由連續(xù)纖維或織物及樹脂（包括固化劑）組成，除持殊用途外，一般不加其它填料。根據(jù)浸漬設(shè)備或制造方式不同，熱固性FRP預(yù)浸料的制造分輪鼓纏繞法和陣列排鋪法；按浸漬樹脂狀態(tài)分濕法（溶液預(yù)浸法）和干法（熱熔預(yù)浸法）。輪鼓纏繞法是一種間歇式的預(yù)浸料制造工藝，其浸漬用樹脂系統(tǒng)通常要加稀釋刑以保證粘度足夠低，因而它是一種濕法工藝。其工藝原理如圖4—9所示。該方法持別適用于實(shí)驗(yàn)室的研究性工作或小批量生產(chǎn)。陣列排鋪法是一種連續(xù)生產(chǎn)單向或織物預(yù)浸料的制造工藝，有濕達(dá)和干法兩種，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定性好、適于大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，其中濕法制造的原理是許多平行排列的纖維束同時(shí)進(jìn)入膠槽，浸漬樹脂后由擠膠器除去多余膠液，經(jīng)烘干爐除去溶劑后，加隔離紙并經(jīng)輥壓整平，最后收卷而成。熱塑性復(fù)合材料（FRTP）預(yù)浸料制造，按照樹脂狀態(tài)不同，可分為預(yù)浸漬技術(shù)和后浸漬技術(shù)兩大類。預(yù)浸漬技術(shù)包括溶液預(yù)浸和熔融預(yù)浸兩種，其特點(diǎn)是，預(yù)浸料中樹脂完全浸漬纖維。而后預(yù)浸技術(shù)包括膜層疊、粉末浸漬、纖維混雜、纖維混編等，其特點(diǎn)是，預(yù)浸料中樹脂是以粉末、纖維、或包層等形式存在，對(duì)纖維的完全浸漬要在復(fù)合材料成型過程中完成。各種技術(shù)制造的FRTP預(yù)浸料結(jié)構(gòu)如圖4—10所示。對(duì)于制造的預(yù)浸料，評(píng)價(jià)和選擇要考慮的參數(shù)主要是，纖維與基體類型，預(yù)浸料規(guī)格（厚度、寬度、單位面積重量等），性能指標(biāo)（如樹脂含量、粘性、凝膠時(shí)間等）。其中纖維與基體類型是復(fù)合材料性能的決定因素，要根據(jù)制件的使用要求（如強(qiáng)度、剛度、耐熱性、耐腐蝕性等）選擇不同類型預(yù)浸料。同一類型預(yù)浸料，通常有不同規(guī)格以滿足用戶需要。預(yù)浸料厚度一般在0.08一0.25mm，標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.13mm；寬度在25—1500mm。而評(píng)價(jià)其性能指標(biāo)包括樹脂含量、粘性、凝膠時(shí)間、貯存期、揮發(fā)份含量等，是確定復(fù)合材料生產(chǎn)工藝、控制制品質(zhì)量的重要參數(shù)。預(yù)混料中常用的是片狀模塑料（即SMC）、團(tuán)狀模塑料（DMc）和散狀模塑料（BMc）。SMC是用不飽和聚酪樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、項(xiàng)料、內(nèi)脫模劑著色劑等混合成樹脂糊程漬短切玻璃纖維粗紗或玻璃纖維氈，并在兩面用聚乙烯或聚8包覆起來形成的片狀模壓成型材料。團(tuán)狀模塑料（DMc）及散狀模塑料（BMc）是以聚脂為基體，因此，又稱為〃聚酯料團(tuán)”，以過增稠處理的聚脂料團(tuán)稱作“散狀模塑料”。SMC、DMC及BMC是一類可直接進(jìn)行模壓成型而不需要事先進(jìn)行固化、干燥等其它工序的一類纖維增強(qiáng)熱固性（通常為不飽和聚酯材脂）模塑料。SMC的生產(chǎn)一般是在專用SMC機(jī)組上進(jìn)行。生產(chǎn)上，一般先把除增強(qiáng)纖維以外的其它組分配成樹脂糊，再在SMC機(jī)組上與增強(qiáng)纖維復(fù)合成SMC。一般的SMC生產(chǎn)工藝原理見圖4—12。BMC的生產(chǎn)方法很多，最常用是捏合法，即在捏合機(jī)（槳葉式混合器）中，將短切纖維、填料與液態(tài)樹脂伽UP）或^脂k液（如PF溶于乙醇）充分?jǐn)嚢杌靹?，移出后〔晾干溶劑），即得產(chǎn)品。用連續(xù)粗紗或織物浸漬樹脂后切斷的方法可生產(chǎn)纖維更長(zhǎng)、強(qiáng)度更高的BMC。2成型固化工藝復(fù)合材料及其制件的成型方法，是根據(jù)產(chǎn)品的夕卜形、結(jié)構(gòu)與使用要求并結(jié)合材料的工藝性來確定的。從本世紀(jì)40年代聚合物基復(fù)合材料及其制件成型方法的研究與應(yīng)用開始，隨著聚合物基復(fù)合材料工業(yè)迅速發(fā)展和日漸完善，新的高效生產(chǎn)方法不斷出現(xiàn)，已在生產(chǎn)中采用的成型方法有：1）接觸成型類：手糊成型——濕法鋪層成型、注射成型；2）壓力成型類：真空袋壓法成型、壓力袋成型、熱壓罐成型、模壓成型、層壓或卷制成型；3）其他成型：纖維纏繞成型、拉擠成型、連續(xù)板材成型、熱塑性片狀模塑料熱沖壓成型、樹脂注射和樹脂傳遞成型、噴射成型、真空輔助樹脂注射成型、夾層結(jié)構(gòu)成型、擠出成型、離心澆鑄成型等，我們僅介紹幾種工業(yè)常用的和有發(fā)展前途的工藝。模壓成型工藝簡(jiǎn)介模壓成型工藝是一種古老工藝技術(shù)，早在20世紀(jì)初就出現(xiàn)了酚醛塑料模壓成型。模壓成型是一種對(duì)熱固性樹脂和熱塑性樹脂都適用的纖維復(fù)合材料成型方法。將定量的模塑料或顆粒狀樹脂與短纖維的混合物放入敞開的金屬對(duì)模中、閉模后加熱使其熔化，并在壓力作用下充滿模腔，形成與模胖相同形狀的模制品，再經(jīng)加熱使樹脂進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而固化，或者冷卻使熱塑性樹脂硬化，脫模后得到復(fù)合材料制品。模壓成型工藝有較高的生產(chǎn)效率，制品尺寸準(zhǔn)確，表面光沽，多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品可一次成型.無(wú)需有損制品性能的二次加工，制品夕卜觀及尺寸的重復(fù)性好，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。模壓工藝的主要缺點(diǎn)是模具設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，壓機(jī)及模具投資高.制品尺寸受設(shè)備限制，一般只適合制造批量大的中、小型制品。由于模壓成型工藝具有上述優(yōu)點(diǎn)，已成為復(fù)合材料的重要成型方法，在各種成型工藝中所占比例僅次于手糊/噴射和連續(xù)成型，居第三位。近年來由于SMC、BMC和新型模塑料的出現(xiàn)以及它們?cè)谄嚬I(yè)上的廣泛應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化、自動(dòng)化和高效率生產(chǎn)。制品成本不斷降低，其使用范圍越來越廣泛。模壓制品主要用作結(jié)構(gòu)件、連接件、防護(hù)件和電氣絕緣等。廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、電氣、化工、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。由于模壓制品質(zhì)量可靠.在兵器、飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星上也都得到了應(yīng)用。模壓工藝流程入上圖。模壓料主要使用片狀模塑料(即SMC)、團(tuán)狀模塑料(DMc)和散狀模塑料(BMc)。壓制前的準(zhǔn)備工作包括模壓料的預(yù)熱和預(yù)成型、估算裝料量和給模具涂刷脫模劑。壓制過程中，物料宏觀上歷經(jīng)粘流、凝膠和硬因三個(gè)階段。微觀上分子鏈由線型變成了網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)。這種變化是以一定的溫度、壓力和時(shí)間為條件的。模壓工藝的壓制制度包含溫度制度和壓力制度。溫度制度包括裝模溫度、升溫速度、最高溫度、恒溫、降溫及后固化溫度等。成型溫度取決于樹脂糊的固化體系、制品厚薄、生產(chǎn)效率和制品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。制品厚度為25—35mm時(shí)，其成型溫度為135—143^，而更薄的制品就可在1701左右成型。一般認(rèn)為，片狀模塑料的成型溫度在120?1701之間，應(yīng)避免在高于1701下成型，否則在制品上會(huì)產(chǎn)生氣泡，溫度低于1401，固化時(shí)間將增加，溫度低于1201時(shí)，不能確?；镜墓袒磻?yīng)順利進(jìn)行。壓力制度主要包括成型壓力、加壓時(shí)機(jī)、放氣等。成型壓力隨物料的增碉程度、加料面積、制品結(jié)構(gòu)、形狀、尺個(gè)的不同而異。形狀簡(jiǎn)單的制品，僅需l5—30MPa，形狀復(fù)雜的制品，如帶加強(qiáng)筋、翼、深拉結(jié)構(gòu)等，成型壓力可達(dá)14.0—21.0MP。另外，成型壓力還與分模面、夕卜觀性能及平滑度右關(guān)。為了讓模塑料有較允分的反應(yīng)程度，應(yīng)把