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复合材料工艺详解复合材料工艺详解热固与热塑树脂热固与热塑树脂 热固性树脂成型工艺热固性树脂成型工艺 手糊成型工艺（手糊类）手糊成型工艺（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：原料：树脂：不饱和聚酯树脂，环氧树脂；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；辅助材料：稀释剂，填料，色料。2.工艺过程：工艺过程：2.1 原材料准备 2.1.1 胶液准备 胶液的工艺性重要指胶液粘度和凝胶时间。手糊成型的胶液粘度控制在 0.2Pa s0.8Pa 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。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实验。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 手糊成型所合用增强材料重要是布和毡。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/g15mgKOH/g（树脂）；凝胶时间：10min15min；触变指数：5.56.5；贮存时间：25 6 个月 2.1.4 手糊制品厚度与层数计算 手糊制品厚度 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；2.9 k 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；0.345 铺层层数计算 A：手糊制品总厚度，mm；mf：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。2.2 糊制 2.2.1 表面层（俗称胶衣层）涂刷刷两遍，方向正交；喷涂距离保持在 400-600mm 之间。注意杜绝胶衣层内混入气泡和带入水，喷涂过程中尽量减少苯乙烯的挥发，防止固化不良。2.2.2 铺层控制 原则：制品强度损失小，不影响外观质量和尺寸精度；施工方便。拼接形式有搭接和对接两种，以对接为宜。对接式铺层可保持纤维的平直性，产品外形不发生畸变，并且制品外形和质量分布的反复性好。为不致减少接缝区强度，各层的接缝必须错开，并在接缝区多加一层附加布。多层布的铺放也可以按照一个方向错开，形成“阶梯”接缝连接。将玻纤布厚度 t与接缝距 s 之比称为铺层锥度 z，即 z=t/s。实验表白，z=1/100 时，铺层强度与模量最高，可作为施工控制参数。2.2.3 铺层二次固化拼接 由于各种因素不适宜一次完毕铺层固化的制品，如厚度超过 7mm，需要两次拼接固化（先纵向后横向，此处不多做阐述）。2.3 固化 手糊成型大多是室温固化，应选择活化能和临界温度较低的引发剂。在室温下，引发剂不能分解出游离基（低于临界温度），故必须加促进剂。低温高湿不利于不饱和聚酯树脂的固化。制品室温固化后，有的需要再进行加热后解决。其作用为：使制品充足固化，从而提高其耐化学腐蚀、耐候等性能；缩短生产周期，提高生产率。一般环氧玻璃钢的热解决常控制在 150以内，聚酯玻璃钢控制在 5080之间。3.手糊成型工艺流程图手糊成型工艺流程图 喷射成型工艺（手糊类）喷射成型工艺（手糊类）喷射成型：将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧（或是在喷枪内混合）喷出，同时将切断的玻纤无捻粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。1.工艺过程：工艺过程：1.1 原材料准备：树脂（重要用不饱和聚酯树脂）和无捻玻纤粗纱。1.2 模具准备 准备工作涉及清理、组装及涂脱模剂等。1.3 喷射成型设备 喷射成型机分压力罐式和泵供式两种：泵式供胶喷射成型机，是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中，充足混合后再由喷枪喷出，称为枪内混合型。其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等。树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接，调节助剂泵在摇臂上的位置，可保证配料比例。在空压机作用下，树脂和助剂在混合器内均匀混合，经喷枪形成雾滴，与切断的纤维连续地喷射到模具表面。这种喷射机只有一个胶液喷枪，结构简朴，重量轻，引发剂浪费少，但因系内混合，使完后要立即清洗，以防止喷射堵塞。压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中，靠进入罐中的气体压力，使胶液进入喷枪连续喷出。重要由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成。工作时，接通压缩空气气源，使压缩空气通过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪，使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出，树脂雾化，玻纤分散，混合均匀后沉落到模具上。这种喷射机是树脂在喷枪外混合，故不易堵塞喷枪嘴。2.喷射成型工艺控制：喷射成型工艺控制：纤维 选用已解决的专用无捻粗纱。制品纤维含量控制在 28%-33%，纤维长度一般为 25mm-50mm；树脂含量 喷射制品采用不饱和聚酯树脂，树脂含量控制在 60%左右；雾化压力 当树脂粘度为 0.2Pa s，树脂罐压力为 0.050.15MPa 时，雾化压力为 0.30.55MPa，方能保证组分混合均匀；胶液粘度 应控制在 0.3Pa s-0.8Pa s，触变度以 1.5-4 为宜；喷射量 喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关，喷嘴直径在 1.2mm-3.5mm 之间选定，可使喷胶量在 8g/s-60g/s 之间调变；喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同，一般选用 20 夹角，喷枪与模具的距离为 350400mm。改变距离，要高速喷枪夹角，保证各组分在靠近模具表面处交集混合，防止胶液飞失。3.喷射成型注意事项：喷射成型注意事项：环境温度应控制在（25 5），过高，易引起喷枪堵塞；过低，混合不均匀，固化慢；喷射机系统内不允许有水分（规定独立管路供气，气体必须彻底除湿）存在，否则会影响产品质量；成型前，模具上先喷一层树脂，然后再喷树脂纤维混合层；喷射成型前，先调整气压，控制树脂和玻纤含量；喷枪要均匀移动，防止漏喷，不能走弧线，两行之间的重叠富庶小于 1/3，要保证覆盖均匀和厚度均匀；喷完一层后，立即用辊轮压实，要注意棱角和凹凸表面，保证每层压平，排出气泡，防止带起纤维导致毛刺；每层喷完后，要进行检查，合格后再喷下一层；最后一层要喷薄些，使表面光滑；特殊部位喷射：曲面时，喷射方向始终沿曲面法线方向；沟槽时，先喷四周和侧面，然后再底部补喷适量纤维；转角时，从夹角部位向外喷射；喷射机用完后要立即清洗，防止树脂固化，损坏设备。4.喷射成型工艺流程图喷射成型工艺流程图 树脂传递模塑成型（树脂传递模塑成型（RTM）（手糊类）（手糊类）RTM 工艺：工艺：将液态热固性树脂（通常为不饱和聚酯树脂）及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻纤增强材料的密封模内，经固化、脱模、后加工而成制品。1.工艺过程：工艺过程：1.1 原材料准备：不饱和聚酯树脂和玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布；1.2 填料：填料对 RTM 工艺很重要，它不仅能减少成本，改善性能，并且能在树脂固化放热阶段吸取热量。常用的填料有氢氧化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母等。其用量为 20%40%。1.3 成型设备：树脂压注机 由树脂泵、注射枪组成。树脂泵是一组活塞式往复泵，最上端是一个空气动力泵。当压缩空气驱动空气泵活塞上下运动时，树脂泵将桶中树脂通过流量控制器、过滤器定量地抽入树脂贮存器，侧向杠杆使催化剂泵运动，将催化剂定量地抽至贮存器。压缩空气充入两个贮存器，产生与泵压力相反的缓冲力，保证树脂和催化剂能稳定的流向注射枪头。注射枪口后有一个静态紊流混合器，可使树脂和催化剂在无气状态下混合均匀，然后经枪口注入模具，混合器后面设计有清洗剂入口，它与一个有 0.28MPa 压力的溶剂罐相联，当机器使用完后，打开开关，溶剂自动喷出，将注射枪清洗干净；模具 RTM 模具分玻璃钢模、玻璃钢表面镀金属模和金属模 3 种。玻璃钢模具容易制造，价格较低，聚酯玻璃钢模具可使用 2023 次，环氧玻璃钢模具可使用 4000次。表面镀金属的玻璃钢模具可使用 10000 次以上。金属模具在 RTM 工艺中很少使用，一般来讲，RTM 的模具费仅为 SMC 的 2%16%。2.RTM 成型选材注意成型选材注意：树脂系统 粘度低：250Pa s-300Pa s 为最佳；固化放热峰低：一般为 80-140；固化时间短：一般凝胶时间控制在 5min-30min 之间，固化时间为凝胶时间的 2倍。通用型不饱和聚酯树脂是 RTM 工艺中使用最广泛的树脂系统。环氧多数用于航空制品中，但其价格较高；乙烯基树脂介于聚酯和环氧之间，价格适中；其他的树脂系统，如丙烯酸树脂系统和甲基丙烯酸甲酯乙烯基树脂系统是新的树脂系统，很适合 RTM 工艺。增强材料 铺覆性好；质量均匀性好；容积压缩系数要大；耐冲刷性好；对树脂流动阻力小，机械强度高等。连续纤维毡是目前 RTM 中应用最广泛的增强材料。混合使用连续纤维毡和短切纤维毡，特别是以短切纤维毡/连续纤维毡/短切纤维毡的排列方式可使纤维的含量提高。无捻粗纱布变形性和浸透性较差，一般不单独使用。3.RTM 成型工艺流程图成型工艺流程图 袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法成型（低压成型袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法成型（低压成型/手糊类）手糊类）袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法统称为低压成型工艺。其成型过程是用手工铺叠方式，将增强材料和树脂（含预浸材料）按设计方向和顺序逐层铺放到模具上，达成规定厚度后，经加压、加热、固化、脱模、修整而获得制品。四种方法与手糊成型工艺的区别仅在于加压固化这道工序。因此，它们只是手糊成型工艺的改善，是为了提高制品的密实度和层间粘接强度。1.袋压成型袋压成型 将手糊成型的未固化制品，通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力，使制品在压力下密实，固化。2.热压釜热压釜 一个卧式金属压力容器，未固化的手糊制品，加上密封胶袋，抽真空，然后连同模具用小车推动热压釜内，通入蒸汽（压力为 1.52.5MPa），并抽真空，对制品加压、加热，排出气泡，使其在热压条件下固化。3.液压釜液压釜 一个密闭的压力容器，体积比热压釜小，直立放置，生产时通入压力热水，对未固化的手糊制品加热、加压，使其固化。4.热膨胀模塑法热膨胀模塑法 采用不同膨胀系数的模具材料，运用其受热体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施工压力。工艺过程：工艺过程：1.袋压成型 分压力袋法和真空袋法 2 种：压力袋法 压力袋法是将手糊成型未固化的制品放入一橡胶袋，固定好盖板，然后通入压缩空气或蒸汽（0.250.5MPa），使制品在热压条件下固化。真空袋法 此法是将手糊成型未固化的制品，加盖一层橡胶膜，制品处在橡胶膜和模具之间，密封周边，抽真空（0.050.07MPa），使制品中的气泡和挥发物排除。真空袋成型法由于真空压力较小，故此法仅用于聚酯和环氧复合材料制品的湿法成型。2.热压釜和液压釜法都是在金属容器内，通过压缩气体或液体对未固化的手糊制品加热、加压，使其固化成型的一种工艺。3.热膨胀模塑法的阳模是膨胀系数大的硅橡胶，阴模是膨胀系数小的金属材料，手糊未固化的制品放在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的变形差异，使制品在热压下固化。夹层结构成型工艺（加压型）夹层结构成型工艺（加压型）夹层结构成型：由高强度蒙皮和轻质夹芯材料所构成。有手糊法和机械法两种。大多数采用手糊法。工艺过程工艺过程 1.玻璃钢蜂窝夹层结构：玻璃钢蜂窝夹层结构：1.1 材料准备：1.1.1 玻璃布分蒙皮和芯材两种。蒙皮：选用增强型浸润剂解决的玻璃布，规格通常为 0.1mm-0.2mm 的无碱或低碱平纹玻璃布；对曲面，通常采用斜纹玻璃布；芯材：选用未脱蜡的无碱平纹布。1.1.2 绝缘纸生产纸基和蜂窝夹芯所用的绝缘纸，以木质纤维素制成的纸最佳。1.1.3 金属箔以铝箔使用最多。1.1.4 粘接剂蒙皮和芯材用树脂基体及蒙皮和芯材之间胶接用的树脂粘接剂。可以选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和 DAP 树脂。而蜂窝夹芯制作过程中的胶条通常用聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛胶和环氧树脂等。1.2 蜂窝夹芯的制造：低密度夹芯：由纸、棉布、玻璃布浸渍树脂制成的芯材，或由泡沫塑料，有时也涉及铝蜂窝夹芯。这类夹层结构的面板（蒙皮）多采用胶合板、玻璃钢以及薄铝板。其芯材与面板是胶接而成的。高密度夹芯：夹芯与面板材料都采用不锈钢或钛合金制成。芯材制造及芯材与蒙皮的联接多采用焊接的方式。1.2.1 布蜂窝夹芯的制造 布涉及了纸、棉布和玻璃布。三者制作原理及方法相同。重要有三种方法：塑性胶接法、模压法和胶接拉伸法。塑性胶接法和胶接拉伸法重要用于布蜂窝制造，模压法用于金属蜂窝制造，现已很少用。胶接拉伸法是目前广泛使用的方法。有手工涂胶法和机械涂胶法（印胶法、漏胶法、带条式涂胶法、波纹式涂胶法）两种。以机械涂胶法中的印胶法为例。玻璃布从放布辊 1 引出后，通过张紧辊 2 到第一道印胶辊，在布的正面涂胶液，涂胶后的布通过导向辊到第二道印胶辊，并在布的反面涂胶。涂胶后的玻璃布通过加热器加热，在水平导向辊 6 处与未涂胶的玻璃布叠合，一起卷到收卷机 8上。收卷到设计厚度时，从收布卷筒上将蜂窝块取下，加热、加压固化后，切成蜂窝条备用。1.2.2 蜂窝夹芯材料的生产设备 机械法生产蜂窝夹芯根据涂胶方式，所用设备可分为漏胶式涂胶机、印胶式涂胶机和擦胶式涂胶机。1.3 蜂窝夹层结构制造 根据制造方法不同可以分为湿法和干法成型，按成型工艺过程可分为一次成型（适宜纸蜂窝和布蜂窝）、二次成型（适宜纸蜂窝）和三次成型。2.泡沫塑料夹层结构：泡沫塑料夹层结构：2.1 材料准备：树脂+发泡剂 聚氨酯泡沫塑料是由具有羟基的聚醚或聚酯树脂、异氰酸酯、水以及其它助剂共同反映生成的。所用原料有：异氰酸酯类常用的有甲苯二异氰酸酯。有 2,4 和 2,6 两种异构体，前者活性大，后者活性小，工业上混合使用，两者的用量比为异构比。异构比愈高，化学反映速率愈快，趋于形成闭孔泡沫结构，反之，则趋于形成开孔结构。聚酯或聚醚聚酯一般用二元酸（己二酸、癸二酸、苯二甲酸）和多元醇（乙二醇、丙三醇和己二醇）缩聚而成。聚醚重要是由氧化烯烃（环氧乙烷、环氧丙烷等）和多元醇（乙二醇、丙三醇、季戊四醇、山梨糖醇等）制成的。催化剂常用的有叔胺类化合物（三乙胺、三乙撑胺、N、N-二甲基苯胺等）和有机锡类化合物（二月桂酸二丁基锡等）。发泡剂异氰酸酯与水作用生成的二氧化碳。但会使泡沫塑料发脆和气泡破裂，此外成本高。工业上一般用卤化碳（三氯甲烷、二氟二氯甲烷等）作为发泡剂。表面活性剂水溶性硅油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸以及其它非离子型表面活性剂。减少发泡液体表面张力，使发泡容易和泡沫均与。其它助剂改善泡沫性能。2.2 硬质聚氨酯泡沫塑料制造 2.2.1 硬质聚氨酯灌注发泡法（一步法）工艺过程：一方面将模具预热到 40-50，按配比将 A、B 物料混合均匀，混合温度保持在 30-35。所用齿形搅拌器转速在 1000r/min-1500r/min，搅拌时间大约为 30s 左右，然后迅速将混合物注入模具内，控制凝胶时间大约为5min-7min，而后将发泡体送入 100的烘箱中保持 2h，再自然冷却至室温，脱模取出发泡体备用。2.2.2 硬质聚氨酯泡沫喷涂法（二步法）工艺过程：把原料分别由计量泵输送到喷枪内混合，使用干燥的高压空气作为搅拌能源（或用风动马达带动搅拌器），再在压缩空气作用下，将混合物喷射到制品，一般在较短时间内生成硬质聚氨酯泡沫塑料。注：注：发白时间：又称乳化时间。物料喷到目的物上后，颜色发白的时间控制在 3s-7s之间；胀定期间：又称发泡时间。通常以不粘手为止；喷涂速度：一般采用 1Kg/min 左右的用量，此时喷枪的移动速度为 0.5m/s-0.8m/s，单层喷涂泡沫塑料厚度为 15mm；雾化压力：根据配方和流量的不同及物料粘度而变化。一般控制在0.5MPa-0.6MPa；表面温度：喷涂物表面温度一般不能低于 10。2.3 泡沫夹层结构制造 2.3.1 预制粘接法 此法是先将夹层结构的表面层和泡沫塑料夹芯按设计规定分别制造，然后将它们粘接起来。关键是合理的选择粘接剂和粘接工艺条件。2.3.2 整体浇注成型法 此法是在结构的空腔内浇入混合料，然后通过发泡成型和固化解决等，使泡沫塑料胀满空腔，并和玻璃钢结成一个整体夹层结构。2.3.3 机械连续成型法 此法将两表层用结实的等长纱线连接，连接纱线的数量，按夹层结构工作条件计算好。生产时，先把上下表面层织物用玻纤纱按设计规定的间距与定位板连接在一起，然后通过浸胶槽浸胶（可用酚醛、酯环和环氧树脂等），在成型段由喷管浇注泡沫塑料层（一般采用聚氨酯、酚醛和脲甲醛泡沫塑料）液体，当物料发泡膨胀时，使上下表面层织物紧贴加热限制挡板，并保持联系件张紧。模压成型工艺（加压型）模压成型工艺（加压型）模压成型：模压成型：将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下，固化成型制品的一种方法。模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为以下几类：纤维料模压将预混或者预浸的纤维模压料装在金属模具中加热加压成型制品；(高强度短纤维预混料模压成型是我国广泛使用的工艺方法)织物模压将预先织成所需形状的两向、三向以及多向织物浸渍树脂后，在金属对模中加热加压成型；(剪切强度明显提高，质量比较稳定，但成本高)层压模压将预浸胶布或毡剪成所需形状，通过叠层后放入金属对模中加热加压成型制品；(适合制薄壁制品)碎布料模压将预浸胶布剪成碎步块放入模具中加热加压成型制品；缠绕模压将预浸渍的玻纤或布带缠绕在一定模型上，再在金属对模中加热加压定性；(合用于特殊规定的制品及管材)SMC 模压将 SMC 片材按制品尺寸、形状、厚度等规定裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入模具加热加压成型制品；(合用于大面积制品成型)预成型坯模压先将短切纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成形坯，然后将其放入模具中倒入树脂混合物，在一定温度压力下成型；(合用于制造大型、高强、异形、深度较大、壁厚均一的制品)定向铺设模压将单向预浸料（纤维或无纬布）沿制品主应力方向取向铺设，然后模压成型；(合用于成型单向强度规定高的制品)模压引申：模压料成型工艺模压引申：模压料成型工艺 广泛使用的高强度短纤维模压料制造 1.基本组分：基本组分：短纤维增强材料、树脂（最普遍的是酚醛树脂和环氧树脂）基体和辅助材料。短纤维增强材料：玻纤、高硅氧纤维、碳纤、尼龙纤维等，长度为 30mm-50mm，含量一般控制在 50%-60%范围内（质量比）。树脂基体：各种类型的酚醛树脂和环氧树脂，尚有酚醛环氧型树脂和聚酯树脂。酚醛树脂有氨酚醛、镁酚醛、钡酚醛、硼酚醛以及由聚乙烯醇缩丁醛改性的酚醛树脂等；环氧树脂有双酚 A 型、酚醛环氧型及其他改性型。辅助材料是为了使模压料具有良好的工艺性和满足制品的特殊性能规定。2.短纤维模压料制备短纤维模压料制备 有预混和预浸两种，大部分采用预混（手工预混和机械预混）。工艺流程图如下：以玻纤/镁酚醛模压料为例说明机械预混：将玻纤在 180下干燥解决 40min-60min；将烘干后的纤维切成 30mm-50mm 长度并使之输送；按树脂配方配成胶液，用工业酒精调配胶液密度在 1.0g/cm3左右；按纤维：树脂=55：45（质量比）的比例将树脂溶液和短切纤维充足混合（此步在捏合机内进行）；捏合后的预混料，逐渐加入撕松机中撕松；将撕松后的预混料均匀铺放在网格上晾置；预混料经自然晾置后，再在 80烘房中烘 20min-30min，进一步驱除水分和挥发物；将烘干后的预混料装入塑料袋中封闭待用。3.短纤维模压料的质量控制短纤维模压料的质量控制 树脂溶液粘度由于粘度与密度有一定关系，而粘度测定又不如密度测定简朴易行，因此，通常用密度作为粘度控制指标。如酚醛预混料树脂胶液密度控制在1.00g/cm3-1.025g/cm3。纤维短切强度机械预混，纤维长度一般不超过 20mm-40mm；手工预混，纤维长度不超过 30mm-50mm。浸渍时间在保证纤维均匀浸透情况下应尽也许缩短时间。烘干条件烘干温度和时间是控制挥发物含量与不溶性树脂含量的重要因素。此外还应注意料层的厚度和均匀性。一般快速固化酚醛型预混料（如镁酚醛）的烘干条件为 80，烘干 20min-30min。慢速固化酚醛型预混料（如氨酚醛）的烘干条件为 80，烘干 50min-70min。环氧酚醛型预混料的烘干条件为 80，烘干20min-40min。其他设备设计 4.模压料的工艺性模压料的工艺性 流动性、收缩率和压缩性。每个都有对其产生影响的因素（不详解）。流动性实际生产中，模压料能否压成一定形状的制品重要取决于流动，而流动的难易取决于模压料的粘度。应当指出，模压料熔体的流动性过大对压制成型并不有利。收缩性模压制品从模具中脱出后尺寸减小是模压料的固有特性，即收缩性。模压制品发生收缩的重要因素是热收缩和结构（化学）收缩。模压制品的线膨胀系数比模具材料大。因交联结构产生的结构收缩，实践证明，大多在 0.1%-0.2%。压缩性压缩比来表达。压缩比=模压料（或坯料）的比容/制品比容。值恒大于1。纤维模压料的压缩比可以达成 6-10。可采用预成型工艺使压缩比大的模压料称为坯料来减小压缩比。模压引申：模压引申：SMC 成型工艺成型工艺 SMC，即片状模塑料。是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻纤毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压成型材料。SMC 是干法生产 FRP 制品的一种中间材料。独具特点是重现性好。SMC 的种类：的种类：BMC 即块状模塑料。可用于压制和挤出成型。与 SMC 的区别仅在于材料形态和制作方法上。BMC 中纤维含量较低，纤维长度较短，填料含量较大，因此 BMC适合制造小型制品，SMC 则用于生产大型薄壁制品。TMC 即厚片状模塑料。组成与制作同 SMC 类似。SMC 一般厚 0.63cm，TMC一般厚度达 5.08cm。结构 SMC 按纤维形态与分布不同可分为 SMC-R（纤维不规则分布）、SMC-C（连续纤维单向分布）、SMC-D（不连续纤维定向分布）以及 SMC-C/R、SMC-D/R。树脂采用高反映性的间苯二甲酸聚酯树脂。高强 SMC 分为 HMC 和 XMC。HMC 是一种少加或不加填料，短切纤维含量达 60%-80%，玻纤定向分布，树脂含量在 35%以下的片状模塑料。具有极好的流动性和成型表面，其制品强度是普通 SMC 的 3 倍。XMC 是一种具有 70%-80%定向连续玻纤，20%-30%的聚酯树脂，加适量或不加填料的片状模塑料。玻纤以一定角度交叉布置，标准粗纱角度为 82。在普通缠绕机上进行。LS-SMC 即低收缩 SMC。采用低收缩树脂或加入热塑性低收缩添加剂制造，成品收缩可趋于零。适于制造尺寸精度高和表面光洁度高的制品。ITP-SMC 即渗透增稠片状模塑料。不需要普通 SMC 所需的专门熟化室，并且在室温下 24h 达成不粘手的特点。制品具有高度刚性、耐冲击性、尺寸稳定性的特点。此外尚有高弹 SMC、低密度 SMC、耐热 SMC 和耐燃 SMC 等。1.压制前的准备压制前的准备 1.1 模压料预热和预成型 预热方法有加热板预热、红外线预热、电烘箱预热、远红外预热及高频预热等。预成型是将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状，然后再进行压制。1.2 装料量的估算 装料量等于模压料制品的密度乘以制品的体积，再加上 3%-5%的挥发物、毛刺等损耗。模压制品的体积常采用以下三种方法进行估算：形状、尺寸简化计算法，密度比较法，铸型比较法。1.3 脱模剂的选用 模压中使用的脱模剂有内脱模剂和外脱模剂两类。直接模压中多用外脱模剂或内外脱模剂的结合使用。酚醛型模压料多用机油、油酸、硬脂酸等；环氧及环氧酚醛型模压料多采用硅脂或有机硅。2.模压工艺参模压工艺参数数 2.1 温度制度 涉及了装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温及后固化温度等。装模温度物料放入模腔时模具的温度。镁酚醛装模温度在 150-170，氨酚醛、酚醛环氧型模压料一般在 80-90。模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度较低，反之，要适当提高装模温度。制品结构复杂及大型制品装模温度一般宜在室温-90范围内。升温速度由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压工艺，装模温度就是压制温度，不存在升温速度问题。而在慢速压制工艺中，需慎重选择适宜的升温速度，特别是在成型较厚制品时更为重要。一般采用 10/h-30/h 的升温速度，对氨酚醛的小尺寸制品可采用 1/min-2/min。最高模压温度重要依树脂放热曲线来拟定。保温时间在成型压力和模压温度下保温的时间。作用是使制品固化完全和消除内应力。重要取决于两个因素：一是模压料固化反映的时间（与模压料种类有关）；二是不稳定导热时间。后固化解决一般不涉及在压制制度中。目的是提高制品固化反映限度，通过提高温度，使尚未反映的基团间继续交联增长密度，去掉残留挥发物且消除残余应力。2.2 压制制度 涉及了成型压力、加压时机、放气等。成型压力作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物（溶剂、水分及固化副产物）的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。重要取决于两个因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸。成型压力是用单位压力表达的。单位压力定义为：制品在水平投影方向上单位面积所承受的力。加压时机在装模后经多长时间、在什么温度下进行加全压。三种方法：一是凭经验，操作者可将树脂拉丝时即为加压时机；二是根据温度指示，当接近树脂凝胶温度是进行加压；三是按树脂固化反映时气体释放量拟定加压时机。放气充模快速模压不存在加压时机。在快速压制工艺中都要采用放气措施，即在加压初期，压力上升到一定值后，随即卸压抬模放气，再加压充模，反复几次。3.模压成型工艺流程图：模压成型工艺流程图：层压成型工艺（加压型）层压成型工艺（加压型）层压工艺是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，组成叠合体，送入层压机，在加热和加压下，固化成型玻璃钢板材或其他形状简朴的复合材料制品的一种方法。1.原材料准备：原材料准备：已制备好的胶布（工艺见后面层压引申：胶布制备工艺）2.工艺过程：工艺过程：2.1 下料 将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。剪切可以用连续切割机，也可以是手工剪切。2.2 配叠（简称排板或配布）需要注意下面几个问题：通常对多层层压板的每块布料，在两面各放 23 张面层胶布；挥发分含量不宜过大，挥发分含量若大于 7%，应干燥解决后使用；在配叠内层胶布时，临近面层的 1020 张应选择平整、无污染及破损的胶布，超过 9mm 的厚板其中间层可夹配有接头和取过样的胶布；根据压机的生产能力合理计算并拟定制品的产量和规格。2.3 组合 由钢板、冷压铁板、衬垫及若干板料的堆迭组合称为一个叠合体。叠合体一般按下列顺序组合：铁板衬纸单面钢板板料双面钢板板料双面钢板板料单面钢板衬纸铁板。2.4 热压 一般分为预热预压和热压两个阶段。预热预压阶段 重要目的是使树脂熔化，去除挥发物，使熔融树脂进一步浸渍玻纤布，并使树脂逐步固化至凝胶态。预压到板坯边沿流出胶但不能拉丝时，立即加满压力并升温，此时预压结束，进入热压阶段。热压阶段 从加全压到热压结束，称为热压阶段。从到达指定的热压温度到热压结束的时间，称为保温时间。一般玻璃钢层压板的保温时间为 2min/mm7min/mm。2.5 冷却脱模 热压结束，关闭热源，通冷却水于热板中进行冷却，同时保持原有压力（冷压），一般冷却到板材温度为 50以下，去除压力取出板材。2.6 后解决 有些固化体系在后阶段固化速度较慢，在压机上加热固化，基本定型后，可取出放在 120130的烘房中再进行后解决 48h75h，提高板材的耐热性、机械强度和电性能。3.工艺参数工艺参数 热压成型时的温度、压力、时间是三个最重要的工艺参数。成型压力的选定 压力的控制，涉及压力的大小、加压次数和加压时机等问题。压制温度的选择 与树脂的固化温度和固化速率有关。一般认为酚醛树脂的热压温度控制在155165为合适，有机硅树脂则在 200以上。实践证明，层压板的热压温度采用五个阶段升温较为合理。第一阶段：预热阶段。一般从室温到开始显著反映时的温度，即为预热阶段。此时压力一般为全压的 1/31/2；第二阶段：中间保温阶段。当树脂不能拉成细丝时，应立即加全压，并随即升温；第三阶段：升温阶段。一般来讲，升温速度不宜过快。第四阶段：热压保温阶段。第五阶段：冷却阶段。压制时间的控制 预压、热压和冷却三个时间之和为压制时间。层压引申：胶布制备工艺层压引申：胶布制备工艺 玻纤胶布的制备是使用热解决或化学解决的玻纤布，经浸渍树脂胶液，控制一定的树脂含量，在一定的温度下，经一定的时间烘干，使树脂由 A 阶段转到 B 阶段，从而得到所规定的玻纤胶布。1.原材料：原材料：增强材料：玻纤布、石棉布、合成纤维布、玻纤毡、石棉毡、石棉纸、牛皮纸。合成树脂：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂。2.工艺参数：工艺参数：重要工艺参数涉及胶液粘度、烘干温度和时间、玻纤布的牵引张力等。胶液粘度树脂在溶液中的质量比例含量。一般可用胶液的浓度和环境温度来控制胶液的粘度。在实际生产中，通过测定密度方法，控制胶液的密度。浸胶时间玻纤布在胶液中通过的时间。实践证明，浸胶时间一般在 15s30s范围内。对于常用的 0.1mm0.2mm 无碱平纹布，0.25mm 的高硅氧布和 0.3mm无碱无捻粗纱布，其浸渍时间控制在 15s45s 比较抱负。张力控制牵引力的大小取决于玻纤布的自重和玻纤布在运营过程中通过导向辊时摩擦力。浸胶布的烘干温度及时间 涉及胶布中挥发分去除和树脂由 A 向 B 阶段转化两个过程。1）烘箱温度的控制 浸胶机类型不同，其烘箱干燥温度控制不同样。卧式机的烘箱内部温度，大体可分为三个阶段：胶布进口处为第一阶段，此段温度较低，通常为 90110；烘箱中部为第二阶段，通常温度为 120150；胶布出口为第三阶段，温度为 100以下。立式机的烘箱内部温度分为三个阶段：底部胶布进口为第一阶段，一般为 3060；中部为第二阶段，为 6080；顶部为第三阶段，为 85130。2）干燥时间控制 胶布的干燥时间是指箱体内停留的时间。对于一定的烘箱长度，干燥时间与胶布的运营速度成反比。t=L/v。3）气流控制 通常浸胶布在烘烤过程中，布面风速控制在 3m/s4m/s。3.胶布成型工艺流程图胶布成型工艺流程图 卷管成型工艺（制管类）卷管成型工艺（制管类）卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到规定的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。卷管分手工上布法和连续机械上布法。基本过程：一方面清理各辊筒，然后将热辊加热到适当温度，调整好胶布张力。在不加压辊的情况下，在卷管机上将引头布先在涂有脱模剂的管子芯模上卷制约一圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同事再将胶布拉正，也盖贴在引头布的加热部分，与引头布搭接。引头布长度通常为 80cm120cm，视管材直径而定。引头布与胶布的搭接长度一般为15cm25cm。缠绕成型工艺（制管类）缠绕成型工艺（制管类）缠绕成型：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程。1.原材料：原材料：增强材料：增强材料：无碱、中碱无捻粗纱；树脂：树脂：双酚 A 型环氧树脂（常温内压容器），酚醛型环氧树脂或脂肪族环氧树脂（高温容器），不饱和聚酯树脂（管道和贮罐），双马来酰亚胺树脂（航空航天制品）；芯模：芯模：钢模或石膏模。2.缠绕成型的分类缠绕成型的分类 可分为环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕三类。环向缠绕 芯模绕自轴匀速转动，导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运动。芯模转一周，导丝头移动一个纱片宽度（近似），如此循环，直至纱片均匀充满芯模筒身段表面为止。只能在筒身段进行缠绕，不能缠绕封头。当缠绕角小于 70 时，纱片宽度就规定比芯模直径还大。这也是环向缠绕的缠绕角必须大于 70 的因素。螺旋缠绕 芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动。不仅在筒身段进行缠绕，也缠绕封头。纤维缠绕轨迹是由圆筒段的螺旋线和封头上与极孔相切的空间曲线所组成。纵向缠绕 导丝头在固定平面内作匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转。导丝头转一周，芯模转动一个微小角度，反映在芯模表面为近似一个纱片宽度。3.线型线型 螺旋缠绕（环向缠绕和纵向缠绕可看做螺旋缠绕的特殊情况）时，由导丝头引入的纤维自芯模上某点开始，导丝头通过若干次往返运动后，又缠回到本来的起点上。这样，在芯模上所完毕的一次（不反复）布线称为“标准线”。标准线反映缠绕规律的基本线型。每条纱片在芯模极孔圆周上只有一个切点。在一个完整循环中，极孔周边上只有一个切点，称为单切点。而在一个完整循环中有两个以上切点的称为多切点。由于芯模匀速旋转，导丝头每次往返时间又相同，故在极孔圆周上的各切点等分极孔圆周。4.工艺流程图工艺流程图 连续成型工艺（连续）连续成型工艺（连续）连续成型工艺是指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过程都是在连续不断的进行。涉及了连续制管、连续制板和拉挤成型工艺和复合管生产工艺（EPF 法）。一、连续制管一、连续制管 1.原材料：原材料：增强材料：连续玻纤粗纱、玻璃布带、短切纤维毡和表面毡。前两种用于增强层，后三种用于防腐、防渗层和外表层。树脂：不饱和聚酯树脂。如间苯二甲酸系列、双酚 A 系列、含卤素树脂以及环氧丙烯酸树脂、乙烯基树脂等。2.连续制管工艺原理及过程连续制管工艺原理及过程 卧式干法缠绕成型 采用预浸的无纬带或玻璃布带缠绕成型。其重要工艺程序涉及纵向、环向布带缠绕、芯轴内加热、预固化、第二次固化、外牵引脱模、切割等程序。整个过程是连续进行的。卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型 采用连续玻璃纤维粗纱，浸渍树脂胶液后进行缠绕成型。纵向纤维纱从纱架引出经浸胶后，通过度纱器均匀铺放在芯轴上，形成纵向纱层，而后环向缠绕未浸胶的环向纱。各环向层是相间反向缠绕，并由纵向纱所带的多余胶液浸胶。缠到规定的厚度后，经高频加热固化，引拨脱模，最后切割，得到规定的管材。整个过程是连续进行的。卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型 采用连续玻璃纤维粗纱，浸渍树脂胶液后进行缠绕成型。环向纱从纱架引出经浸胶后，通过度纱器均匀铺放在芯轴上，形成环向纱层。而纵向未浸胶纤维纱靠环向缠绕纱的余胶浸渍树脂。按设计规定采用纵、环纱交错缠绕的铺层方式，缠到规定厚度，经二次固化，自动脱模、切割得到所规定的管材。整个过程是连续进行的。立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型 采用表面抛光镀铬的钢制芯轴，由驱动装置使其从下向上垂直移动，在缠绕成型玻璃管之前，表面涂上脱模剂，然后螺旋缠绕多层浸渍树脂液的玻璃纤维纱，经胶量控制装置，达成规定的厚度之后，表面缠绕一层玻璃纸，使表面光滑。定长的若干根