材料合成與制備_第四章-1

1、第四章復合材料的制備第四章復合材料的制備聊城大學聊城大學材料科學與工程學院材料科學與工程學院第四章復合材料的制備現(xiàn)代高科技的發(fā)展對材料提出了更高、更苛現(xiàn)代高科技的發(fā)展對材料提出了更高、更苛刻的要求。航空、航天和海洋開發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展、刻的要求。航空、航天和海洋開發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展、現(xiàn)代武器系統(tǒng)，要求材料質(zhì)輕、高強、高韌、耐現(xiàn)代武器系統(tǒng)，要求材料質(zhì)輕、高強、高韌、耐熱、抗疲勞、抗氧化、抗腐蝕、吸波、隱身等特熱、抗疲勞、抗氧化、抗腐蝕、吸波、隱身等特點。點。很明顯，傳統(tǒng)的單一材料無法滿足以上綜合很明顯，傳統(tǒng)的單一材料無法滿足以上綜合要求，不能滿足現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的需要。要求，不能滿足現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的需要。

2、一、復合材料出現(xiàn)的必然性一、復合材料出現(xiàn)的必然性二、復合材料的定義二、復合材料的定義（各教科書說法不同，意見基本一致，沒有完全統(tǒng)一（各教科書說法不同，意見基本一致，沒有完全統(tǒng)一的說法）的說法）廣義的定義：廣義的定義： 復合材料復合材料是指由是指由兩種或兩種兩種或兩種以上的不同材料，通以上的不同材料，通過一定的過一定的工藝工藝復合而成的，性能復合而成的，性能優(yōu)于優(yōu)于原原單一材料的單一材料的多多相固體材料相固體材料。注意：注意：所研究的所研究的復合材料與化合物材料復合材料與化合物材料、混合材料的區(qū)別。、混合材料的區(qū)別。v主要體現(xiàn)在：主要體現(xiàn)在：v多相體系多相體系和和復合效果復合效果是復合材料區(qū)別于

3、傳統(tǒng)的是復合材料區(qū)別于傳統(tǒng)的“混合材料混合材料”和和“化合材料化合材料”的兩大特征的兩大特征。v舉例：舉例：砂子與石子混合砂子與石子混合，合金或高分子聚合物合金或高分子聚合物v狹義定義：狹義定義：v（通常研究的內(nèi)容：通常研究的內(nèi)容：）用纖維用纖維、顆粒增強樹脂、顆粒增強樹脂、金屬、無、金屬、無機非金屬材料所得的多相固體材料。機非金屬材料所得的多相固體材料。v由此可以得出：由此可以得出：復合材料復合材料 = = 增強材料增強材料 基體材料基體材料例如：例如：v天然木材天然木材 - - 纖維素纖維纖維素纖維 + + 木質(zhì)素木質(zhì)素v鋼筋混凝土鋼筋混凝土- - 砂、石、鋼筋砂、石、鋼筋 + + 水泥水

4、泥v玻璃鋼玻璃鋼 - - 玻璃纖維玻璃纖維 + + 熱固性樹脂熱固性樹脂 四、復合材料發(fā)展史四、復合材料發(fā)展史l幾乎所有的生物材料都是復合材料幾乎所有的生物材料都是復合材料竹子、骨骼、貝殼等等竹子、骨骼、貝殼等等l古代人們用草梗和泥造墻，用稻草和古代人們用草梗和泥造墻，用稻草和泥做屋頂泥做屋頂 五、復合材料的命名與分類五、復合材料的命名與分類命名方法：命名方法：（1） 基體材料名稱與增強體材料并用基體材料名稱與增強體材料并用。這種命名方法這種命名方法常用來表示某一種具體的復合材料，習慣上把增強體材常用來表示某一種具體的復合材料，習慣上把增強體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面，最后加料

5、的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面，最后加上上“復合材料復合材料”（2）強調(diào)增強體時強調(diào)增強體時以增強體材料的名稱為主。如玻璃纖以增強體材料的名稱為主。如玻璃纖維增強復合材料、碳纖維增強復合材料、陶瓷顆粒增強維增強復合材料、碳纖維增強復合材料、陶瓷顆粒增強復合材料等。復合材料等。 （3）強調(diào)基體時強調(diào)基體時以基體材料的名稱為主。以基體材料的名稱為主。如樹脂基復合如樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料等等。 復合材料分類：復合材料分類：p按增強材料形態(tài)分類按增強材料形態(tài)分類顆粒、纖維、層片顆粒、纖維、層片p按增強纖維種類分類按增強纖維種類分類長纖

6、維、短纖維、晶須長纖維、短纖維、晶須p按基體材料分類按基體材料分類金屬基、樹脂基、陶瓷基金屬基、樹脂基、陶瓷基p按材料作用分類按材料作用分類結(jié)構(gòu)復合材料、功能復合材料結(jié)構(gòu)復合材料、功能復合材料六、六、 復合材料的性能復合材料的性能共同的特點：共同的特點：p取長補短，協(xié)同作用取長補短，協(xié)同作用p性能的可設(shè)計性性能的可設(shè)計性p可制成所需的任意形狀的產(chǎn)品，可制成所需的任意形狀的產(chǎn)品，可避免多次加工工序可避免多次加工工序性能：取決于基體相、增強相種類及數(shù)量，其次是性能：取決于基體相、增強相種類及數(shù)量，其次是它們的結(jié)合界面、成型工藝等。它們的結(jié)合界面、成型工藝等。1 1、取決于增強相的性能、取決于增強相

7、的性能 . .比強度比剛度高比強度比剛度高 . .沖擊韌性和斷裂韌性高沖擊韌性和斷裂韌性高 . .耐疲勞性好耐疲勞性好 . .減震性減震性 . .熱膨脹系數(shù)小熱膨脹系數(shù)小七、七、 復合材料的性能比較復合材料的性能比較裂紋擴展示意圖裂紋擴展示意圖材料材料密度密度g/cmg/cm3 3抗拉強抗拉強度度10103 3MPaMPa彈性模彈性模量量10105 5MPaMPa比強度比強度10107 7cmcm比模比模量量10109 9cmcm鋼鋼7.81.032.10.130.27鋁合金鋁合金2.80.470.750.170.26鈦合金鈦合金4.50.961.140.210.25玻璃鋼玻璃鋼2.01.06

8、0.40.530.20碳纖維碳纖維/ /環(huán)氧環(huán)氧1.451.501.41.030.97有機纖維有機纖維/ /環(huán)環(huán)氧氧1.41.40.81.00.57硼纖維硼纖維/ /環(huán)氧環(huán)氧2.11.382.10.661.0硼纖維硼纖維/ /鋁鋁2.651.02.00.380.57各種材料的比強度和比模量各種材料的比強度和比模量、硬度、硬度 陶瓷基陶瓷基 金屬基金屬基 樹脂基樹脂基、耐熱性、耐熱性 樹脂基樹脂基: 60 : 60 250250 金屬基金屬基: 400 : 400 8 80000 陶瓷基陶瓷基: 1000 : 1000 15001500、耐自然老化、耐自然老化 陶瓷基陶瓷基 金屬基金屬基 樹脂基

9、樹脂基2 2、取決于基體相的性能、取決于基體相的性能、導熱導電性、導熱導電性 金屬基金屬基 陶瓷基陶瓷基 樹脂基樹脂基、耐蝕性、耐蝕性 陶瓷基和樹脂基陶瓷基和樹脂基 金屬基金屬基、工藝性及生產(chǎn)成本、工藝性及生產(chǎn)成本 陶瓷基陶瓷基 金屬基金屬基 樹脂基樹脂基 1 1、設(shè)計的三個層次：、設(shè)計的三個層次： 單層設(shè)計單層設(shè)計 - - 微觀力學方法微觀力學方法 層合體設(shè)計層合體設(shè)計 - - 宏觀力學方法宏觀力學方法 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計 - - 結(jié)構(gòu)力學方法結(jié)構(gòu)力學方法 八、復合材料設(shè)計八、復合材料設(shè)計層合體設(shè)計層合體設(shè)計2 2、特點：、特點： 性能可設(shè)計性強性能可設(shè)計性強 （可調(diào)因素多）（可調(diào)因素

10、多） 材料設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)聯(lián)材料設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)聯(lián) 性能預測性差性能預測性差 如如: : 加和法加和法 沒有考慮界面結(jié)合的影響，預測性很差。沒有考慮界面結(jié)合的影響，預測性很差。BBAAff九、復合材料的應用九、復合材料的應用戰(zhàn)車戰(zhàn)車導彈陶瓷刀具1 1、航空航天、武器方面的應用、航空航天、武器方面的應用波音波音787“夢幻客夢幻客機機”半成機身材半成機身材料為輕型復合材料為輕型復合材料，而波音料，而波音777型客機機身輕型型客機機身輕型復合材料比例僅復合材料比例僅為為12。由此，。由此，“夢幻客機夢幻客機”更更輕更省油。輕更省油。 2、信息電子、生物方面的應用信息電子、生物方面的應用l光導纖

11、維，電子設(shè)備的電路板，磁帶磁盤，光導纖維，電子設(shè)備的電路板，磁帶磁盤，機殼和屏蔽機殼和屏蔽l修復和更換臟器、人造骨修復和更換臟器、人造骨 鋁木復合門窗鋁木復合門窗汽車保險杠和底板、發(fā)動機汽車保險杠和底板、發(fā)動機罩等，甚至全復合材料汽車罩等，甚至全復合材料汽車3、人類生活方面的應用人類生活方面的應用跳高撐跳高撐桿桿4、節(jié)約能源、開發(fā)能源方面應用節(jié)約能源、開發(fā)能源方面應用復合地板復合地板玻璃鋼管道玻璃鋼管道5、環(huán)境方面應用、環(huán)境方面應用十、復合材料的發(fā)展趨勢十、復合材料的發(fā)展趨勢l發(fā)展功能、多功能、機敏、智能復合發(fā)展功能、多功能、機敏、智能復合材料材料 l發(fā)展納米復合材料發(fā)展納米復合材料l發(fā)展仿生

12、復合材料發(fā)展仿生復合材料4.2 4.2 基體材料基體材料v基體的作用基體的作用: : 固結(jié)增強相，均衡載荷和傳遞應力固結(jié)增強相，均衡載荷和傳遞應力, ,保持基本性質(zhì)。保持基本性質(zhì)。v選材原則：選材原則： 強度、剛度等力學性能，只作一般性考慮。強度、剛度等力學性能，只作一般性考慮。 兩者相容性，環(huán)境適應性，工藝性，重點考慮。兩者相容性，環(huán)境適應性，工藝性，重點考慮。 4.3 4.3 增強材料增強材料 玻璃纖維玻璃纖維 低檔低檔 20204040元元/Kg/Kg 芳綸纖維芳綸纖維 中檔中檔 200200400400元元/ Kg/ Kg 碳纖維碳纖維 高檔高檔 60060010001000元元/ K

13、g/ Kg SiC SiC纖維纖維 陶瓷顆粒陶瓷顆粒 AlAl2 2O O3 3纖維纖維 金屬絲金屬絲金屬和陶瓷基金屬和陶瓷基 1. 1. 品種品種 有堿玻璃纖維有堿玻璃纖維 Na-Ca-SiNa-Ca-Si系普通玻璃（系普通玻璃（NaNa2 2O O15%15%） 中堿玻璃纖維中堿玻璃纖維 NaNa2 2O (10.5O (10.512.5%) 12.5%) 用量少用量少 無堿玻璃纖維無堿玻璃纖維 Ca-Al-B-SiCa-Al-B-Si系系 用量大用量大 高強玻璃纖維高強玻璃纖維 Mg-Al-SiMg-Al-Si系系 或或B B2 2O O3 3系系 高彈玻璃纖維高彈玻璃纖維 Mg-Al-

14、SiMg-Al-Si系系 或或B B2 2O O3 3系中加入系中加入BeOBeO一一. . 玻璃纖維玻璃纖維GFGF2.2. GFGF的制備的制備制玻璃球制玻璃球鉑金坩堝熔融鉑金坩堝熔融小漏孔拉絲小漏孔拉絲涂浸潤劑涂浸潤劑并股成紗并股成紗紡織成布、氈或帶紡織成布、氈或帶。 粗紗粗紗 30m30m 初級紗初級紗 20m20m 中級紗中級紗 101020m 20m 高級紗高級紗 3 310m10m浸潤劑作用：使纖維柔順，防止磨損。浸潤劑作用：使纖維柔順，防止磨損。常用的有：常用的有： 石蠟乳液石蠟乳液 復合前須清除復合前須清除 聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 不必清除不必清除 改性有機硅類改性有機硅類

15、 不必清除不必清除3.GF3.GF的性能的性能(1).(1).力學性能力學性能 抗拉強度：比塊玻璃高一個數(shù)量級；抗拉強度：比塊玻璃高一個數(shù)量級； 彈性模量：與鋁相當，為鋼的彈性模量：與鋁相當，為鋼的1/31/3倍。倍。 因密度低因密度低2.52.5，比模量高。，比模量高。 斷裂延伸率：低斷裂延伸率：低3%3% (2).(2).熱學性能熱學性能 導熱系數(shù)：比塊玻璃低導熱系數(shù)：比塊玻璃低1 12 2個數(shù)量級個數(shù)量級 耐熱性：普通耐熱性：普通Na-Ca-SiNa-Ca-Si玻纖玻纖 500;500; 耐熱玻纖耐熱玻纖( (石英，高硅氧石英，高硅氧) ) KF KF GF GF 抗沖擊性能很好?？箾_擊

16、性能很好。 熱學性能熱學性能 長期使用長期使用 200 200化學性能化學性能 耐中性化學品腐蝕，吸水率高。耐中性化學品腐蝕，吸水率高。四四. .其它纖維其它纖維SiCSiC纖維纖維B B纖維纖維AlAl2 2O O3 3纖維纖維晶須晶須4.4 4.4 復合界面復合界面v復合過程中，材料通過潤濕、滲透、復合過程中，材料通過潤濕、滲透、 擴散和化學反應形成一層成分、結(jié)構(gòu)不擴散和化學反應形成一層成分、結(jié)構(gòu)不 同于兩相的過渡層微區(qū)同于兩相的過渡層微區(qū)界面。界面。v基體擴散層化合物層基體擴散層化合物層 擴散層纖維擴散層纖維基體基體纖維纖維1.1. 物理結(jié)合物理結(jié)合 （機械咬合（機械咬合 + + 次價鍵

17、結(jié)合）次價鍵結(jié)合）v液態(tài)基體滲入纖維表面微孔，固化后形成咬合界面。液態(tài)基體滲入纖維表面微孔，固化后形成咬合界面。v粗糙界面、低的表面能和低粘度，有利于物理結(jié)合粗糙界面、低的表面能和低粘度，有利于物理結(jié)合。v極性樹脂極性樹脂如：酚醛、聚酰胺、環(huán)氧等，如：酚醛、聚酰胺、環(huán)氧等，與極性纖維與極性纖維具有良好的潤濕性，并可形成次價鍵結(jié)合具有良好的潤濕性，并可形成次價鍵結(jié)合。v非極性樹脂非極性樹脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，如：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，結(jié)合力弱結(jié)合力弱，復合效果差復合效果差。一典型界面結(jié)合一典型界面結(jié)合總之：總之：v物理結(jié)合是一種比較弱的結(jié)合方式。物理結(jié)合是一種比較弱的結(jié)合方

18、式。v樹脂基復合材料若不經(jīng)特殊處理，多樹脂基復合材料若不經(jīng)特殊處理，多為物理結(jié)合。為物理結(jié)合。v金屬基部分以物理方式結(jié)合。金屬基部分以物理方式結(jié)合。v陶瓷基幾乎不以這種方式結(jié)合。陶瓷基幾乎不以這種方式結(jié)合。2.2. 擴散融合擴散融合v兩相成分不同，經(jīng)擴散或熔融形成過渡層，性質(zhì)介于兩兩相成分不同，經(jīng)擴散或熔融形成過渡層，性質(zhì)介于兩相之間，結(jié)合力較強。相之間，結(jié)合力較強。v金屬與陶瓷基復合溫度較高，小分子和原子易于擴散，金屬與陶瓷基復合溫度較高，小分子和原子易于擴散，較常見。較常見。3.3. 化學結(jié)合化學結(jié)合v化學鍵結(jié)合力強。但當兩相親合力過強，可能發(fā)生化學化學鍵結(jié)合力強。但當兩相親合力過強，可能

19、發(fā)生化學反應，界面形成較厚的脆性化合物時，性能反而下降。反應，界面形成較厚的脆性化合物時，性能反而下降。v樹脂基復合材料：為提高兩相的潤濕性和結(jié)合力，樹脂基復合材料：為提高兩相的潤濕性和結(jié)合力，通常采用偶聯(lián)劑處理纖維表面，或?qū)⑴悸?lián)劑直接加通常采用偶聯(lián)劑處理纖維表面，或?qū)⑴悸?lián)劑直接加到液態(tài)樹脂中，以便形成化學鍵結(jié)合。到液態(tài)樹脂中，以便形成化學鍵結(jié)合。v金屬與陶瓷材料：化學鍵結(jié)合常見。多數(shù)情況在界金屬與陶瓷材料：化學鍵結(jié)合常見。多數(shù)情況在界面上形成化合物層，脆性大，對力學性能不利。尤面上形成化合物層，脆性大，對力學性能不利。尤其是高溫使用的材料，應防止反應發(fā)生。其是高溫使用的材料，應防止反應發(fā)生。

20、二二. . 增強材料的表面處理增強材料的表面處理v為改善纖維表面的浸潤性，提高界面結(jié)合力，對纖維為改善纖維表面的浸潤性，提高界面結(jié)合力，對纖維進行的預處理進行的預處理 表面改性。表面改性。v要點：不同的復合體系應采用不同的處理方法。要點：不同的復合體系應采用不同的處理方法。 樹脂基樹脂基 提高化學結(jié)合提高化學結(jié)合 金屬及陶瓷基金屬及陶瓷基 抑制化學反應抑制化學反應1 1玻璃纖維玻璃纖維v引入偶聯(lián)劑。引入偶聯(lián)劑。2.2. 碳纖維碳纖維 氧化法氧化法 - - 提高表面粗造度和極性。提高表面粗造度和極性。 沉積法沉積法 - CVD- CVD沉積碳晶須。沉積碳晶須。 電聚合法電聚合法 - - 接枝高分

21、子支鏈接枝高分子支鏈3 3芳綸等有機纖維芳綸等有機纖維 等離子處理，使苯環(huán)氧化成等離子處理，使苯環(huán)氧化成 -COOH-COOH、 -OH -OH ；或；或接枝聚合生成高分子支鏈。接枝聚合生成高分子支鏈。4. 4. 與金屬基復合的纖維與金屬基復合的纖維目的：目的： 提高浸潤性，抑制化學反應。提高浸潤性，抑制化學反應。 CF CF、BFBF與金屬反應活性高，化學相容性差；與金屬反應活性高，化學相容性差； 氮化物、碳化物纖維反應活性較低；氮化物、碳化物纖維反應活性較低； Al Al2 2O O3 3反應活性最低。反應活性最低。措施：措施： 降低復合溫度，減少高溫停留時間。降低復合溫度，減少高溫停留時

22、間。 涂覆隔離層。如涂覆隔離層。如CFCF、BFBF表面涂表面涂SiCSiC。 鍍覆金屬層，改善浸潤性。如鍍覆金屬層，改善浸潤性。如AlAl2 2O O3 3纖維鍍纖維鍍CuCu、NiNi等。等。 成型固化工藝：成型固化工藝：p成型：將預浸料鋪置成一定的形狀成型：將預浸料鋪置成一定的形狀p固化：在溫度、時間和壓力等因素影響下使形固化：在溫度、時間和壓力等因素影響下使形狀固定下來，并達到預定性能要求狀固定下來，并達到預定性能要求成型方法：成型方法：手糊成型，手糊成型，壓力袋成型，樹脂注射和樹脂傳遞成型，壓力袋成型，樹脂注射和樹脂傳遞成型，噴射成型，噴射成型，模壓成型，模壓成型，注射成型，擠出成型

23、，注射成型，擠出成型，纖維纖維纏繞成型，纏繞成型，連續(xù)板材成型，離心澆注成型連續(xù)板材成型，離心澆注成型4.5 樹脂基復合材料的制備方法樹脂基復合材料的制備方法4.5.1 手糊工藝手糊工藝定義：定義：用纖維增強材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型，用纖維增強材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型，室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成制品的工藝方法。制品的工藝方法。模具模具準備準備樹脂膠樹脂膠液配制液配制增強材增強材料準備料準備涂脫涂脫模劑模劑手糊成手糊成型型固固化化脫脫模模檢檢驗驗制制品品后處后處理理手糊成型工藝流程手糊成型工藝流程1. 原材料選擇原

24、材料選擇聚合物基體：聚合物基體：p能在室溫下凝膠、固化，且無低分子物產(chǎn)生能在室溫下凝膠、固化，且無低分子物產(chǎn)生p能配制成粘度適當?shù)哪z液（能配制成粘度適當?shù)哪z液（0.20.5 PaS）p無毒或低毒，價格便宜無毒或低毒，價格便宜常用：常用：不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂（約占（約占80%），環(huán)氧樹脂），環(huán)氧樹脂航空材料：航空材料：雙馬來酰亞胺（濕熱型，斷裂韌性高）；雙馬來酰亞胺（濕熱型，斷裂韌性高）； 聚酰亞胺（耐高溫、輻射，良導電性）聚酰亞胺（耐高溫、輻射，良導電性）增強材料：增強材料：常用常用玻璃纖維及其織物玻璃纖維及其織物（無堿纖維、中（無堿纖維、中堿纖維、有堿纖維、玻璃纖維細布），堿纖維、有

25、堿纖維、玻璃纖維細布），少量少量碳纖維碳纖維、芳倫纖維、芳倫纖維。常用外脫模劑：常用外脫模劑：p薄膜型：薄膜型：聚酯薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、玻璃紙聚乙烯醇薄膜、玻璃紙p混合溶液型：混合溶液型：聚乙烯醇溶液聚乙烯醇溶液p蠟型脫模劑：蠟型脫模劑：2. 模具的設(shè)計與制造模具的設(shè)計與制造模具類型：單模（陽模、陰模），對模模具類型：單模（陽模、陰模），對模模具材料：模具材料：玻璃鋼，玻璃鋼，木材、石膏砂、可溶性木材、石膏砂、可溶性鹽、低熔點金屬等鹽、低熔點金屬等3. 原材料的準備原材料的準備膠液粘度：膠液粘度：粘度應控制在粘度應控制在0.20.8PaS之間，可通過之間，可通過稀釋劑調(diào)節(jié)稀釋劑調(diào)節(jié)凝

26、膠時間：凝膠時間：指在一定溫度條件下，樹脂中加入定量的指在一定溫度條件下，樹脂中加入定量的引發(fā)劑、促進劑或固化劑，從粘流態(tài)失去流動性，變引發(fā)劑、促進劑或固化劑，從粘流態(tài)失去流動性，變成軟膠狀態(tài)的凝膠所需的時間。成軟膠狀態(tài)的凝膠所需的時間。 膠液膠液膠衣糊準備：用來制作表面膠衣層（耐水型、膠衣糊準備：用來制作表面膠衣層（耐水型、自熄型、耐熱型、柔韌耐磨型）自熄型、耐熱型、柔韌耐磨型） 膠衣糊膠衣糊4. 糊制糊制涂刷或噴涂，厚度一般為涂刷或噴涂，厚度一般為0.250.5mm鋪層控制：鋪層控制：首先應鋪放一層較柔軟的增強材料，首先應鋪放一層較柔軟的增強材料，形成一層富樹脂層形成一層富樹脂層鋪層接縫處

27、理鋪層接縫處理“階梯階梯”接縫層拼接形式接縫層拼接形式刷膠衣：刷膠衣：糊制結(jié)構(gòu)層：糊制結(jié)構(gòu)層：5. 固化固化凝膠階段凝膠階段定型閉（硬化）階段定型閉（硬化）階段熟化（完全固化）階段熟化（完全固化）階段固化過程：固化過程：樹脂與樹脂與填料填料置于型置于型腔中腔中合模合模加壓加壓成型成型固化固化4.5.2 模壓成型工藝模壓成型工藝(Compression Molding) 定義：定義：將一定量的模壓料放入金屬對模中，在一定的將一定量的模壓料放入金屬對模中，在一定的溫度和壓力作用下，固化成型并脫模后得到復合材料溫度和壓力作用下，固化成型并脫模后得到復合材料制品的一種方法。制品的一種方法。模壓成型工作

28、循環(huán)模壓成型工作循環(huán)片狀模塑料片狀模塑料（Sheet Molding Compound ）：）：組成：組成：不飽和聚酯樹脂糊不飽和聚酯樹脂糊 + 短切纖維粗紗或玻璃纖維氈短切纖維粗紗或玻璃纖維氈 1. 模壓料模壓料可模壓性：可模壓性：即模壓時應具有良好即模壓時應具有良好的均勻性和流動性的均勻性和流動性散狀模塑料散狀模塑料（Bulk Molding Compound ）團狀模塑料團狀模塑料（Dough Molding Compound ）模壓料預熱和預成型：模壓料預熱和預成型：改善工藝性能，縮短固改善工藝性能，縮短固 化時間，降低成型壓力化時間，降低成型壓力裝料量的估算裝料量的估算：脫模劑的選用

29、脫模劑的選用：內(nèi)外：內(nèi)外2. 模壓工藝模壓工藝溫度制度：溫度制度：壓力制度：壓力制度：裝模溫度、升溫速度、最高溫度、恒溫、裝模溫度、升溫速度、最高溫度、恒溫、降溫、后固化溫度降溫、后固化溫度成型壓力、加壓時機、放氣成型壓力、加壓時機、放氣壓制過程壓制過程固化時間：即保溫時間固化時間：即保溫時間4.5.3 連續(xù)纏繞成型工藝連續(xù)纏繞成型工藝(Filament Winding Process)4.5.3 連續(xù)纏繞成型工藝連續(xù)纏繞成型工藝將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布帶，按照一定將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布帶，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后固化脫模成為增強塑規(guī)律纏繞到芯模上，然后固化脫模成為增強塑料制品

30、的工藝過程。料制品的工藝過程。纏繞工藝：纏繞工藝：干法纏繞：設(shè)備成本高，勞動條件好，生產(chǎn)效率高干法纏繞：設(shè)備成本高，勞動條件好，生產(chǎn)效率高濕法纏繞：成本低，產(chǎn)品氣密性好，生產(chǎn)環(huán)境差濕法纏繞：成本低，產(chǎn)品氣密性好，生產(chǎn)環(huán)境差半干法纏繞：半干法纏繞：三大過程：預浸、纏繞、固化脫模。三大過程：預浸、纏繞、固化脫模。石膏、鋼、鋁、低熔點金屬、木材、水泥、石石膏、鋼、鋁、低熔點金屬、木材、水泥、石蠟、聚乙烯醇等蠟、聚乙烯醇等所用材料：所用材料：結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：1. 芯模芯模p實心或空心整體式芯模實心或空心整體式芯模p組合裝配式芯模組合裝配式芯模p石膏隔板組合式芯模石膏隔板組合式芯模p管道芯模管道芯模

31、2. 纏繞規(guī)律纏繞規(guī)律纏繞規(guī)律：描述紗片均勻穩(wěn)定連續(xù)排布芯模表面以及纏繞規(guī)律：描述紗片均勻穩(wěn)定連續(xù)排布芯模表面以及芯模與導絲頭間運動關(guān)系的規(guī)律芯模與導絲頭間運動關(guān)系的規(guī)律纏繞線型：是連續(xù)纖維纏繞在芯模表面上的排布形式纏繞線型：是連續(xù)纖維纏繞在芯模表面上的排布形式完整循環(huán)：螺旋纏繞時，纖維自芯模上某點開始，導絲完整循環(huán)：螺旋纏繞時，纖維自芯模上某點開始，導絲頭經(jīng)過若干次往復運動后，又纏回到原來的頭經(jīng)過若干次往復運動后，又纏回到原來的起始點上，這一段纏繞稱為一個完整循環(huán)。起始點上，這一段纏繞稱為一個完整循環(huán)。纏繞線型需滿足的要求：纏繞線型需滿足的要求：p纖維既不重疊又不離縫，均勻連續(xù)纖維既不重疊又

32、不離縫，均勻連續(xù)布滿芯模表面布滿芯模表面p纖維在芯模表面位置固定，不打滑纖維在芯模表面位置固定，不打滑纏繞線型分類：環(huán)向纏繞，縱向平面纏繞，螺纏繞線型分類：環(huán)向纏繞，縱向平面纏繞，螺旋纏繞旋纏繞環(huán)向纏繞：環(huán)向纏繞：芯模繞自身軸線作勻速轉(zhuǎn)動，導絲頭沿芯模筒體段軸芯模繞自身軸線作勻速轉(zhuǎn)動，導絲頭沿芯模筒體段軸線方向勻速移動，芯模轉(zhuǎn)一周，導絲頭移動一個紗片線方向勻速移動，芯模轉(zhuǎn)一周，導絲頭移動一個紗片寬度（軸向紗片寬），如此循環(huán)。寬度（軸向紗片寬），如此循環(huán)?？v向平面纏繞：縱向平面纏繞：導絲頭在固定平面內(nèi)作勻速圓周運動，芯導絲頭在固定平面內(nèi)作勻速圓周運動，芯模繞自身軸慢速旋轉(zhuǎn)。導絲頭轉(zhuǎn)一周，芯模繞自

33、身軸慢速旋轉(zhuǎn)。導絲頭轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)動一個微小角度，反映在芯模表面為模轉(zhuǎn)動一個微小角度，反映在芯模表面為近似一個紗片的寬度。紗片依次連續(xù)纏繞近似一個紗片的寬度。紗片依次連續(xù)纏繞到芯模上，各紗片均與極孔相切，相互間到芯模上，各紗片均與極孔相切，相互間緊挨著而不交叉，纖維纏繞軌跡近似為一緊挨著而不交叉，纖維纏繞軌跡近似為一個平面單圓封閉曲線。個平面單圓封閉曲線。螺旋纏繞（測地線纏繞）：螺旋纏繞（測地線纏繞）：芯模繞自身軸勻速轉(zhuǎn)動，導絲頭依特定速度沿芯模軸線方芯模繞自身軸勻速轉(zhuǎn)動，導絲頭依特定速度沿芯模軸線方向往復運動，螺旋纏繞是一種連續(xù)的纖維纏繞過程，纏繞向往復運動，螺旋纏繞是一種連續(xù)的纖維纏繞過程

34、，纏繞軌跡是由筒身段的螺旋線和封頭上的空間曲線所組成，纖軌跡是由筒身段的螺旋線和封頭上的空間曲線所組成，纖維纏繞不僅在筒身段，而且也在封頭上進行。特點是每束維纏繞不僅在筒身段，而且也在封頭上進行。特點是每束纖維都對應極孔圓周上的一個切點，相同方向臨近紗片之纖維都對應極孔圓周上的一個切點，相同方向臨近紗片之間相接而不相交，不同方向的纖維則相交，當纖維均勻纏間相接而不相交，不同方向的纖維則相交，當纖維均勻纏滿芯模表面時，就構(gòu)成了雙層纖維層。滿芯模表面時，就構(gòu)成了雙層纖維層。固化制度：取決于樹脂系統(tǒng)性質(zhì)和制品的物化固化制度：取決于樹脂系統(tǒng)性質(zhì)和制品的物化 性能性能張力制度：采用逐層速減的張力制度，主要問題張力制度：采用逐層速減的張力制度，主要問題 包括纖維初應力的確定和張力速減制度包括纖維初應力的確定和張力速減制度3. 纏繞工藝過程纏繞工藝過程三種樹脂基復合材料制備方法的比較三種樹脂基復合材料制備方法的比較方法方法優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應用應用手糊手糊成型成型適宜尺寸大、批量小、形適宜尺寸大、批量小、形狀復雜產(chǎn)品的生產(chǎn)，設(shè)備狀復雜產(chǎn)品的生產(chǎn)，設(shè)備簡單、工藝簡便，可在產(chǎn)簡單、工藝簡便，可在產(chǎn)品任意部位增補增強材料品任意部位增補增強材料效率低、勞動強度效率低、勞動強度大，產(chǎn)品質(zhì)量不易大，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，制品力學性控