層壓塑料和增強塑料的成型

1、層壓塑料與增強塑料的成型層壓塑料與增強塑料的成型第七章層壓塑料與增強塑料的成型 7.1 層壓塑料概述 7.2 環(huán)氧樹脂層壓塑料 7.3 其他板材層壓塑料 7.4 增強塑料概述 7.5 熱固性增強塑料及其成型工藝 7.6 熱塑性增強塑料及其成型工藝 7.7 碳纖維增強塑料 7.8 玻璃纖維增強塑料 7.9 增強塑料發(fā)展方向7.1 層壓塑料層壓塑料概述概述u層壓塑料: 俗稱層壓板，使用片狀材料增強的塑料，通過層壓成型工藝制備。u片狀材料： 木片，紙張、棉布。有木材層壓塑料、竹材層壓塑料等。u層壓成型： 在一定的溫度壓力作用下，將多層相同的或者不同的浸有或者涂有樹脂的片狀底材物，通過樹脂的粘合和融合

2、，制成堅實而又近于均勻的板狀，管狀、棒狀或者其他簡單的制品。產(chǎn)品示例：產(chǎn)品示例： 一、碳纖維實心棒 二、玻璃鋼冷卻塔 三、玻璃鋼型材 u層壓板的生產(chǎn)工藝流程u工 藝 特 點： 基本工藝過程包括疊料、進料、熱壓、出料等過程。其中熱壓中又分為預熱、保溫、升溫、恒溫、冷卻五個階段。生產(chǎn)的機械化、自動化程度較高；制品表面光滑產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 只能生產(chǎn)板材，且產(chǎn)品的尺寸大小受設備的限制。一次性投資較大，適合 于批量生產(chǎn)。 7.2 環(huán)氧樹脂層壓環(huán)氧樹脂層壓塑料塑料u 環(huán)氧樹脂層壓塑料是以布 氈或紙為基材，浸漬環(huán)氧樹脂膠液,烘干得到環(huán)氧樹脂膠布(又稱預浸布 浸膠布 粘結片等)，再經(jīng)疊層 高壓熱固化而成的板材或

3、形狀簡單的層壓制品(如軸瓦 滑輪等)，也可用膠布經(jīng)卷繞 熱壓固化制成的管材或棒材u 環(huán)氧層壓塑料的品種有：機械承力層壓板層壓制品電器絕緣層壓板環(huán)氧印刷線路板層壓管層壓棒環(huán)氧層壓塑料品種用于：電工、機械、電子電器設備 機械承力層壓板 電氣絕緣層壓板印刷線路板環(huán)氧樹脂板7.2.1 環(huán)氧層壓板環(huán)氧層壓板u主要原料： 環(huán)氧膠液、增強材料u浸膠工藝： 浸漬：浸漬：充分浸透、膠層均勻、達到一定含膠量控制：膠液粘度、浸漬時間、玻璃布牽引張力、膠量控制裝置 烘干：烘干：除去溶劑、水分及揮發(fā)物、輕度交聯(lián)控制：烘箱溫度、干燥時間、布面風度 質(zhì)量指標：質(zhì)量指標：含膠量、揮發(fā)物含量、可溶性樹脂含量、流動度u工藝過程

4、裁剪 、疊合 放模 熱壓 后處理 脫模 冷卻 檢驗 成品成型工藝過程：借助卷管機上的熱輥，將膠布軟化，使膠布上的樹脂熔融。在一定的張力作用下，輥筒在運轉(zhuǎn)過程中，借助輥筒與芯模之 間的摩擦力，將膠布連續(xù)卷到芯管上，直到要求的厚度。然后經(jīng)冷輥冷卻定型，從卷管機上取下，送入固化爐中固化。 管材固化后，脫去芯模，即得復合材料卷管。卷管成型工藝原理卷管成型工藝原理膠布膠布上輥筒上輥筒支撐輥支撐輥管芯管芯導向輥導向輥張力輥張力輥膠布卷筒膠布卷筒剎車輪剎車輪翼形螺翼形螺母母7.2.2 環(huán)氧層壓管環(huán)氧層壓管7.2.3 環(huán)氧層壓棒環(huán)氧層壓棒u與環(huán)氧層壓管成型基本相同u所用芯棒較細，卷好后立即抽出再固化。7.3

5、其他板材層壓塑料其他板材層壓塑料u三大工藝參數(shù) 層壓溫度 層壓壓力 層壓時間u總的來說，在保證制品性能的前提下，盡量降低層壓溫度和層壓壓力，縮短層壓時間，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。u層壓過程中的問題 表面發(fā)花 板芯發(fā)黑,四周發(fā)白 表面裂紋 表面積膠 板材分層 板料劃出 板料翹曲 厚度偏差大7.4 增強塑料概述增強塑料概述u增強塑料是指用加有纖維性增強物的塑料所制的制品，其強度大大高于不增加增強物的塑料。它是一種聚合物與增強材相結合而提高力學強度的有機復合材料。增強塑料分增強熱固性塑料和增強熱塑性塑料兩類，以熱固性為主。u 樹脂與增強材料復合后，增強材料可以起到增進樹脂的力學或其他性能，而樹脂

6、對增強材料可以起到粘合和傳遞載荷的作用，使增強塑料具有優(yōu)良性能增強塑料。u熱固性樹脂：不飽和聚酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂 、醇酸樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂；u熱塑性樹脂：聚酰胺、氟樹脂、聚碳酸酯、聚砜、丙烯酸類樹脂（丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯類的聚合物）、聚甲醛、ABS樹脂、聚乙烯和聚丙烯等。u增強材料：金屬材料、非金屬材料和高分子材料，三者均以纖維狀材料為主。u常用的增強纖維：玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維、硼纖維和芳香族聚酰胺纖維。u粉狀填料：碳酸鈣、滑石粉、石英粉、氧化鋁、氧化鋅等7.4.1 增強塑料的特點增強塑料的特點u增強塑料的最主要特點是強度高： 比強度高 熱性能好 耐化學腐蝕性強

7、電絕緣性能優(yōu)良u缺點：彈性模量低，受力時變形較小、硬度低、耐熱性能差、易老化7.4.2 增強塑料的組成增強塑料的組成增強塑料樹脂增強材料熱固性樹脂熱塑性樹脂7.5 熱固性增強塑料及其成型工藝熱固性增強塑料及其成型工藝7.5.1 物料物料u組成：熱固性樹脂、增強材料、助劑u熱固性樹脂要求： 壓縮比 收縮率 流動性 物料狀態(tài) 裝料量 硬化速度 儲存性7.5.2 成型工藝條件成型工藝條件u成形工藝方法： 手糊成形工藝 噴射成形工藝 纖維纏繞成形工藝 層壓成形工藝 卷管成形工藝 模壓成形工藝 模壓料成形工藝 離心成型成形工藝 擠拉成型成形工藝一：手糊成型一：手糊成型u塑料的手糊成型又稱手工裱糊成型、接

8、觸成型，是使用最早、最普遍的一種生產(chǎn)方法。是指在涂好脫模劑的模具上，采用手工作業(yè)，即一邊鋪設增強材料（增強材料如：玻璃布、無捻粗紗方格布、玻璃氈），一邊涂刷樹脂（樹脂一般采用：合成樹脂主要是環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂）直到所需塑料制品的厚度為止，然后通過固化和脫模而取得塑料制品的這一成工藝。手糊成型屬生產(chǎn)增強塑料制品的成型工藝之一。u具體工藝（玻璃布為例） 玻璃布處理 模具準備 浸漬液的制備 玻璃纖維的逐層糊制 脫模修整手糊成型工藝中常見的缺陷及解決方案手糊成型工藝中常見的缺陷及解決方案手糊成型特點u優(yōu)點：快速、工藝簡介、操作簡便u缺點：質(zhì)量不夠穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量不夠檔次、較難滿足制品要求u總特點：

9、投資少，見效快、適用性強，適用于大尺寸、小批量、形狀復 雜的產(chǎn)品生產(chǎn)二：噴射成型二：噴射成型u 噴射成型是在手糊成型工藝的基礎上改進的而成的一種機械化、連續(xù)化的方法。u 優(yōu)點：用無堿玻纖紗代替織物，可降低材料成本。生產(chǎn)效率比手糊的高24倍。產(chǎn)品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好?？蓽p少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗。產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。u 缺點： 樹脂含量高，制品強度低 單面光滑 污染大，工作環(huán)境差三：層壓成型三：層壓成型u層壓成型是先用浸膠機將玻璃纖維和合成樹脂制成浸膠玻璃纖維布，然后層疊組成迭合體，送入液壓機，在一定溫度和壓力下硬化成型。u層壓成型過程： 預

10、浸膠布的準備 膠布裁剪疊合 熱壓和冷卻 脫模和加工 后處理四：纖維纏繞成型四：纖維纏繞成型u纖維纏繞成型是用連續(xù)的纖維，如玻璃纖維、碳纖維以及硼纖維和它們的編制物等做為增強材料，浸以樹脂（常見的樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等），按一定的規(guī)律纏繞到芯?；蛞r膽上，層疊至所需的厚度，硬化后脫模，即成制品。u適用于制造圓筒、球形、管型、方盒形或異性回轉(zhuǎn)體等1. 芯模u芯模設計的基本要求 要有足夠的強度和剛度，能夠承受制品成型加工過程中施加于芯模的各種載荷，如自重、制品重，纏繞張力，固化應力，二次加工時的切削力等； 能滿足制品形狀和尺寸精度要求，如形狀尺寸，同心度、橢圓度、錐度（脫模），表面

11、光潔度和平整度等； 保證產(chǎn)品固化后，能順利從制品中脫出； 制造簡單，造價便宜，取材方便。u芯模分類 熔融性芯模、組合式芯模、內(nèi)襯式芯模、橡皮袋式芯模、可拆式芯模2. 纏繞機u要求： 能夠?qū)崿F(xiàn)制品設計的纏繞規(guī)律和排紗準確； 操作簡便； 生產(chǎn)效率高； 設備成本低。u纏繞機分類： 繞臂式平面纏繞機 滾翻式纏繞機 臥式纏繞機 軌道式纏繞機 縱環(huán)向電纜式纏繞機 球形纏繞機 行星式纏繞機3. 纏繞工藝u根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學狀態(tài)不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。u干法纏繞： 干法纏繞是采用經(jīng)過預浸膠處理的預浸紗或帶，在纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。u濕法纏繞： 濕法纏

12、繞是將纖維集束（紗式帶）浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。u半干法纏繞： 半干法纏繞是纖維浸膠后，到纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設備，將浸膠紗中的溶劑除去，與干法相比，省卻了預浸膠工序和設備；與濕法相比，可使制品中的氣泡含量降低。三種纏繞方法中，以濕法纏繞應用最為普遍；干法纏繞僅用于高性能、高精度的尖端技術領域。五：其他成型方法五：其他成型方法u卷管成型工藝u擠拉成型工藝u模壓成型工藝和模壓料成型工藝u離心成型工藝7.6 熱塑性熱塑性增強塑料及其成型增強塑料及其成型工藝工藝u熱塑性增強塑料是以熱塑性樹脂為基體，以纖維材料為增強骨架的一種新穎、節(jié)能、輕質(zhì)的復合材料，也是目前國際上極為活躍的

13、復合材料開發(fā)品種。 短纖維增強復合材料 連續(xù)纖維增強復合材料7.6.1 工藝特點工藝特點u熱塑性增強塑料的注射的成型常見問題 流動性差 成型收縮小 脫模不良 易產(chǎn)生氣體u熱塑性復合材料的特殊性能 密度小、強度高 性能可設計性的自由度大 熱性能 耐化學腐蝕性 電性能 廢料能回收利用u熱塑性復合材料的連接方法 鉚接 焊接 薄板超聲波焊接 纏繞焊接7.6.2 成型注意問題成型注意問題 宜用高溫、高壓、高速注射。 模溫宜取高（對結晶性料應按要求調(diào)節(jié)），同時應防止樹脂、玻纖分頭聚積， 玻纖外露及局部燒傷。 保壓補縮應充分。 塑件冷卻應均勻。 料溫、模溫變化對塑件收縮影響較大，溫度高收縮大，保壓及注射壓力增 大，可使收縮變小但影響較小。 由于增強料剛性好，熱變形溫度高可在較高溫度時脫模，但要注意脫模后均勻冷卻。 應選用適當?shù)拿撃?宜用螺桿式注射機成型。尤其對長纖維增強料必須用螺桿式注射機加工，如果沒有螺桿式注射機則應在造粒后象短纖維料一樣才可在柱塞式注射機上加工。 7.7 碳碳纖維增強塑料纖維增強塑料u基體：樹脂u增強材料：碳纖維u機械強度，耐疲勞強度超越玻璃纖維增強塑料，達到金屬水