⑴ 塑料的主要成型加工方法有哪些
塑料的加工是一個復雜的過程,大體分來主要有以下幾種加工方式:
預壓為改善製品質量和提高模塑效率等,將粉料或纖維狀模塑料預先壓成一定形狀的操作。
預熱為改善模塑料的加工性能和縮短成型周期等,把模塑料在成型前先行加熱的操作。
模壓在模具內加入所需量的塑料,閉模、排氣,在模塑溫度和壓力下保持一段時間,然後脫模清模的操作。
壓縮模塑用的主要設備是壓機和塑模。壓機用得最多的是自給式液壓機,噸位從幾十噸至幾百噸不等。有下壓式壓機和上壓式壓機。用於壓縮模塑的模具稱為壓制模具,分為三類;溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。
壓縮模塑的主要優點是可模壓較大平面的製品和能大量生產,其缺點是生產周期長,效率低。
2.層壓成型。用或不用粘結劑,借加熱、加壓把相同或不相同材料的兩層或多層結合為整體的方法。
層壓成型常用層壓機操作,這種壓機的動壓板和定壓板之間裝有多層可浮動熱壓板。
層壓成型常用的增強材料有棉布、玻璃布、紙張、石棉布等,樹脂有酚醛、環氧、不飽和聚酯以及某些熱塑性樹脂。
3.冷壓模塑。冷壓模塑又叫冷壓燒結成型,和普通壓縮模塑的不同點是在常溫下使物料加壓模塑。脫模後的模塑品可再行加熱或藉助化學作用使其固化。該法多用於聚四氟乙烯的成型,也用於某些耐高溫塑料(如聚醯亞胺等)。一般工藝過程為制坯-燒結-冷卻三個步驟。
4.傳遞模塑。傳遞模塑是熱固性塑料的一種成型方式,模塑時先將模塑料在加熱室加熱軟化,然後壓入巳被加熱的模腔內固化成型。傳遞模塑按設備不同有工種形式:①活板式;②罐式;③柱塞式。
傳遞模塑對塑料的要求是:在未達到固化溫度前,塑料應具有較大的流動性,達到固化溫度後,又須具有較快的固化速率。能符合這種要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和環氧樹脂等。
傳遞模塑具有以下優點:①製品廢邊少,可減少後加工量;②能模塑帶有精細或易碎嵌件和穿孔的製品,並且能保持嵌件和孔眼位置的正確;③製品性能均勻,尺寸准確,質量高;④模具的磨損較小。缺點是:⑤模具的製造成本較壓縮模高;⑥塑料損耗大;⑦纖維增強塑料因纖維定向而產生各向異性;⑧圍繞在嵌件四周的塑料,有時會因熔按不牢而使製品的強度降低。
5.低壓成型。使用成型壓力等於或低於1.4兆帕的摸壓或層壓方法。
低壓成型方法用於製造增強塑料製品。增強材料如玻璃纖維、紡織物、石棉、紙、碳纖維等。常用的樹脂絕大多數是熱固性的,如酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、有機硅等樹脂。
低壓成型包括袋壓法、噴射法。
(1)袋壓成型。藉助彈性袋(或其它彈性隔膜)接受流體壓力而使介於剛性模和彈性袋之間的增強塑料均勻受壓而成為製件的一種方法。按造成流體壓力的方法不同,一般可分為加壓袋成型、真空袋壓成型和熱壓釜成型等。
(2)噴射成型。成型增強塑料製品時,用噴槍將短切纖維和樹脂等同時噴在模具上積層並固化為製品的方法。
6.擠出成型。擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑,它是在擠出機中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態連續通過口模成型的方法。
擠出法主要用於熱塑性塑料的成型,也可用於某些熱固性塑料。擠出的製品都是連續的型材,如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜包覆層等。此外,還可用於塑料的混合、塑化造粒、著色、摻合等。
擠出成型機由擠出裝置、傳動機構和加熱、冷卻系統等主要部分組成。擠出機有螺桿式(單螺桿和多螺桿)和柱塞式兩種類型。前者的擠出工藝是連續式,後者是間歇式。
單螺桿擠出機的基本結構主要包括傳動裝置、加料裝置、料筒、螺桿、機頭和口模等部分。
擠出機的輔助設備有物料的前處理設備(如物料輸送與乾燥)、擠出物處理設備(定型、冷卻、牽引、切料或輥卷)和生產條件控制設備等三大類。
7.擠拉成型。擠拉成型是熱固性纖維增強塑料的成型方法之一。用於生產斷面形狀固定不變,長度不受限制的型材。成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續纖維經加熱模拉出,然後再通過加熱室使樹脂進一步固化而制備具有單向高強度連續增強塑料型材。
通常用於擠拉成型的樹脂有不飽和聚酯、環氧和有機硅三種。其中不飽和聚酯樹脂用得最多。
擠拉成型機通常由纖維排布裝置、樹脂槽、預成型裝置、口模及加熱裝置、牽引裝置和切割設備等組成.
8.注射成型。注射成型(注塑)是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱料筒中均勻塑化,而後由柱塞或移動螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。
注射成型幾乎適用於所有的熱塑性塑料。近年來,注射成型也成功地用於成型某些熱固性塑料。注射成型的成型周期短(幾秒到幾分鍾),成型製品質量可由幾克到幾十千克,能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的模塑品。因此,該方法適應性強,生產效率高。
注射成型用的注射機分為柱塞式注射機和螺桿式注射機兩大類,由注射系統、鎖模系統和塑模三大部分組成;其成型方法可分為:
(1)排氣式注射成型。排氣式注射成型應用的排氣式注射機,在料筒中部設有排氣口,亦與真空系統相連接,當塑料塑化時,真空泵可將塑料中合有的水汽、單體、揮發性物質及空氣經排氣口抽走;原料不必預乾燥,從而提高生產效率,提高產品質量。特別適用於聚碳酸酯、尼龍、有機玻璃、纖維素等易吸濕的材料成型。
(2)流動注射成型。流動注射成型可用普通移動螺桿式注射機。即塑料經不斷塑化並擠入有一定溫度的模具型腔內,塑料充滿型腔後,螺桿停止轉動,借螺桿的推力使模內物料在壓力下保持適當時間,然後冷卻定型。流動注射成型克服了生產大型製品的設備限制,製件質量可超過注射機的最大注射量。其特點是塑化的物件不是貯存在料筒內,而是不斷擠入模具中,因此它是擠出和注射相結合的一種方法。
(3)共注射成型。共注射成型是採用具有兩個或兩個以上注射單元的注射機,將不同品種或不同色澤的塑料,同時或先後注入模具內的方法。用這種方法能生產多種色彩和(或)多種塑料的復合製品,有代表性的共注射成型是雙色注射和多色注射。
(4)無流道注射成型。模具中不設置分流道,而由注射機的延伸式噴嘴直接將熔融料分注到各個模腔中的成型方法。在注射過程中,流道內的塑料保持熔融流動狀態,在脫模時不與製品一同脫出,因此製件沒有流道殘留物。這種成型方法不僅節省原料,降低成本,而且減少工序,可以達到全自動生產。
(5)反應注射成型。反應注射成型的原理是將反應原材料經計量裝置計量後泵入混合頭,在混合頭中碰撞混合,然後高速注射到密閉的模具中,快速固化,脫模,取出製品。它適於加工聚氨酯、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂等一些熱固性塑料和彈性體。目前主要用於聚氨酯的加工。
(6)熱固性塑料的注射成型。粒狀或團狀熱固性塑料,在嚴格控制溫度的料筒內,通過螺桿的作用,塑化成粘塑狀態,在較高的注射壓力下,物料進入一定溫度范圍的模具內交聯固化。熱固性塑料注射成型除有物理狀態變化外,還有化學變化。因此與熱塑性塑料注射成型比,在成型設備及加工工藝上存在著很大的差別。熱固性塑料的注射成型應用最多的是酚醛塑料。
9.吹塑成型。借氣體壓力使閉合在模具中的熱型坯吹脹成為中空製品,或管型坯無模吹脹成管膜的一種方法。該方法主要用於各種包裝容器和管式膜的製造。凡是熔體指數為0.04~1.12的都是比較優良的中空吹塑材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、熱塑性聚酯、聚碳酸酯、聚醯胺、醋酸纖維素和聚縮醛樹脂等,其中以聚乙烯應用得最多。
(1)注射吹塑成型。系用注射成型法先將塑料製成有底型坯,接著再將型坯移到吹塑模中吹製成中空製品。
(2)擠出吹塑成型。系用擠出法先將塑料製成有底型坯,接著再將型坯移到吹塑模中吹製成中空製品。
注射吹塑成型和擠出吹塑成型的不同之處是製造型坯的方法不同,吹塑過程基本上是相同的。
吹塑設備除注射機和擠出機外,主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由兩瓣合成,其中設有冷卻劑通道,分型面上小孔可插入充壓氣吹管。
(3)拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是雙軸定向拉伸的一種吹塑成型,其方法是先將型還進行縱向拉伸,然後用壓縮空氣進行吹脹達到橫向拉伸。拉伸吹塑成型可使製品的透明性、沖擊強度、表面硬度和剛性有很大的提高,適用於聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。
拉伸吹塑成型包括:注射型坯定向拉伸吹塑,擠出型坯定向拉伸吹塑,多層定向拉伸吹塑,壓縮成型定向拉伸吹塑等。
(4)吹塑薄膜法。成型熱塑性薄膜的一種方法。系用擠出法先將塑料擠成管,而後藉助向管內吹入的空氣使其連續膨脹到一定尺寸的管式膜,冷卻後折疊卷繞成雙層平膜。
塑料薄膜可用許多方法製造,如吹塑、擠出、流延、壓延、澆鑄等,但以吹塑法應用最廣泛。
該方法適宜於聚乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺等薄膜的製造。
10.澆鑄。在不加壓或稍加壓的情況下,將液態單體、樹脂或其混合物注入模內並使其成為固態製品的方法。澆鑄法分為靜態澆鑄、嵌鑄、離心澆鑄、搪塑、旋轉鑄塑、滾塑和流延鑄塑等。
(1)靜態澆鑄。靜態澆鑄是澆鑄成型中較為簡便和使用較為廣泛的二種方法。這種方法常用液狀單體,部分聚合或縮聚的漿狀物、聚合物與單體的溶液,配入助劑(如引發劑、固化劑、促進劑等),或熱塑性樹脂熔體鑄入模腔而成型。
(2)嵌鑄。嵌鑄又稱封入成型,是將各種樣品、零件等包封到塑料中間的一種成型技術。即將被嵌物件置於模具中,注入單體、預聚物或聚合物等液體,然後使其聚合或固化(或硬化),脫模。這種技術已廣泛用於電子工業。用於這類成型工藝的塑料品種有腮甲醛、不飽和聚酯、有機玻璃和環氧樹脂等。
(3)離心澆鑄。離心澆鑄是利用離心力成型管狀或空心筒狀製品的方法。通過擠出機或專用漏斗將定量的液態樹脂或樹脂分散體注入旋轉並加熱的容器(即模具)中,使其繞單軸高速旋轉(每分鍾幾十轉到兩千轉),此時放入的物料即被離心力迫使分布在模具的近壁部位。在旋轉的同時,放入的物料發生固化,隨後視需要經過冷卻或後處理即能取得製品。在成型增強塑料製品時還可同時加入增強性的填料。
離心澆鑄通常用的都是熔體粘度較小、熱穩定性較好的熱塑性塑料,如聚醯胺、聚乙烯等。
(4)搪塑。搪塑是模塑中空製品的一種方法。模塑時將塑料糊倒人開口的中空模內,直至達到規定的容量。模具在裝料前或裝料後應進行加熱,以便使物料在模具內壁變成凝膠。當凝膠達到預定厚度時,倒出過量的液體物料,並再行加熱使之熔融,冷卻後即可自模具內剝出製品。搪塑用的塑料主要是聚氯乙烯。
(5)旋轉鑄塑。該法是將液態物料裝入密閉的模具中而使它以較低速度(每分鍾幾轉到幾十轉)繞單軸或多軸旋轉,這樣,物料即能借重力而分布在模具的內壁上,再通過加熱或冷卻達到固化或硬化後,即可從模具中取得製品。繞單軸旋轉的用於生產圓筒形製品,繞雙軸或靠振動運動的則用於生產密閉製品。
(6)滾塑(旋轉成型)。類似於旋轉鑄塑的一種成型方法,不同的是其所用的物料不是液體,而是燒結性乾粉料。其過程是把粉料裝入模具中而使它繞兩個互相垂直的軸旋轉、受熱並均勻地在模具內壁上熔結為一體,而後再經冷卻就能從模具中取得空心製品。
滾塑使用的有聚乙烯、改性聚苯乙烯、聚醯胺、聚碳酸酯和纖維素塑料等。
(7)流延鑄塑。製取薄膜的一種方法。製造時,先將液態樹脂或樹脂分散體流布在運行的載體(一般為金屬帶)上,隨後用適當方法將其固化(或硬化),最後即可從載體上剝取薄膜。
用於生產流延薄膜的塑料有:三乙酸纖維素、聚乙烯醇、氯乙烯和乙酸乙烯的共聚物等,此外某些工程塑料如聚碳酸酯等也可用來生產流延薄膜。
11.手糊成型。手糊成型又稱手工裱糊成型、接觸成型,是製造增強塑料製品的方法之一。該法是在塗好脫模劑的模具上,用手工一邊鋪設增強材料一邊塗刷樹脂直到所需厚度為止,然後通過固化和脫模而取得製品。手糊成型中採用的合成樹脂主要是環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。增強材料有玻璃布、無捻粗紗方格布、玻璃氈等。
12.纖維纏繞成型。在控制張力和預定線型的條件下,以浸有樹脂膠液的連續絲纏繞到芯模或模具上來成型增強塑料製品。這種方法只適於製造圓柱形和球形等回轉體。常用的樹脂有酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。玻璃纖維是纏繞成型常用的增強材料,它有兩種:有捻纖維和無捻纖維。
13.壓延。將熱塑性塑料通過一系列加熱的壓輥,而使其在擠壓和展延作用下連結成為薄膜或片材的一種成型方法。壓廷產品有薄膜、片材、人造革和其它塗層製品等。壓延成型所採用的原材料主要是聚氯乙烯、纖維素、改性聚苯乙烯等。
壓延設備包括壓延機和其它輔機。壓延機通常以輥筒數目及其排列方式分類。根據輥筒數目不同,壓延機有雙輥、三輥、四輥、五輥、甚至六輥,以三輥或四輥壓延機用得最多。
14.塗覆。為了防腐、絕緣、裝飾等目的,以液體或粉末形式在織物、紙張、金屬箔或板等物體表面上塗蓋塑料薄層(例如.0.3毫米以下)的方法。
塗覆法最常用的塑料一般是熱塑性塑料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。
塗覆工藝有熱熔敷、流化噴塗、火焰噴塗、靜電噴塗和等離子噴塗。
(1)熱熔敷。用壓縮空氣將塑料粉末經過噴槍、噴射到預熱過的工件表面,塑料熔化、冷卻形成覆蓋層。
(2)流化噴塗。預熱的工件浸入懸浮有樹脂粉末的容器中樹脂粉末熔化而粘附在表面上。
(3)火焰噴塗。將流態化樹脂通過噴槍口的錐形火焰區使之熔化而實現噴塗的一種方法。
(4)靜電噴塗。利用高壓靜電造成靜電場,即工件接地成正級,塑料粉末噴出時帶有負電荷,則塑料靜電噴塗到工件上。
(5)等離子噴塗。用等離子噴槍使流經等離子發生區的惰性氣體(如氬氣、氮氣、氦氣的混合氣體)成為5500~6300℃的高速高能等離子流,卷引粉狀樹脂以高速噴射至工件表面熔結成塗層。
15.發泡成型。發泡成型是使塑料產生微孔結構的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能製成泡沫塑料,常用的樹脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。
按照泡孔結構可將泡沫塑料分為兩類,若絕大多數氣孔是互相連通的,則稱為開孔泡沫塑料;如果絕大多數氣孔是互相分隔的,則稱為閉孔泡沫塑料。開孔或閉孔的泡沫結構是由製造方法所決定的。
(1)化學發泡。由特意加入的化學發泡劑,受熱分解或原料組分間發生化學反應而產生的氣體,使塑料熔體充滿泡孔。化學發泡劑在加熱時釋放出的氣體有二氧化碳、氮氣、氨氣等。化學發泡常用於聚氨脂泡沫塑料的生產。
(2)物理發泡。物理發泡是在塑料中溶入氣體或液體,而後使其膨脹或氣化發泡的方法。物理發泡適應的塑料品種較多。
(3)機械發泡。借機械攪拌方法使氣體混入液體混合料中,然後經定型過程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用於脲眠甲醛樹脂,其它如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶膠等也適用。
16.二次成型。二次成型是塑料成型加工的方法之一。以塑料型材或型坯為原料,使其通過加熱和外力作用成為所需形狀的製品的一種方法。
(1)熱成型。熱成型是將熱塑性塑料片材加熱至軟化,在氣體壓力、液體壓力或機械壓力下,採用適當的模具或夾具而使其成為製品的一種成型方法。塑料熱成型的方法很多,一般可分為:
模壓成型採用單模(陽模或陰模)或對模,利用外加機械壓力或自重,將片材製成各種製品的成型方法,它不同於一次加工的模壓成型。此法適用於所有熱塑性塑料。
差壓成型採用單模(陽模或陰模)或對模,也可以不用模具,在氣體差壓的作用下,使加熱至軟的塑料片材緊貼模面,冷卻後製成各種製品的成型方法。差壓成型又可分為真空成型和氣壓成型。
熱成型特別適用於壁薄、表面積大的製品的製造。常用的塑料品種有各種類型的聚苯乙烯、有機玻璃、聚氯乙烯、ABS、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯等。
熱成型設備包括夾持系統、加熱系統、真空和壓縮空氣系統及成型模具等。
(2)雙軸拉伸。為使熱塑性薄膜或板材等的分子重新定向,特在玻璃化溫度以上所作的雙向拉伸過程。拉伸定向要在聚合物的玻璃化溫度和熔點之間進行,經過定向拉伸並迅速冷到室溫後的薄膜或單絲,在拉伸方向上的機械性能有很大提高。
適合於定向拉伸的聚合物有:聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及某些苯乙烯共聚物。
(3)固相成型。固相成型是熱塑性塑料型材或坯料在壓力下用模具使其成型為製品的方法。成型過程在塑料的熔融(成軟化)溫度以下(至少低於熔點10-20℃)。均屬固相成型。其中對非結晶類的塑料在玻璃化溫度以上,熔點以下的高彈區域加工的常稱為熱成型,而在玻璃化溫度以下加工的則稱作冷成型或室溫成型,也常稱作塑料的冷加工方法或常溫塑性加工。
該法有如下優點:生產周期短;提高製品的韌性和強度;設備簡單,可生產大型及超大型製品;成本降低。缺點是:難以生產形狀復雜、精密的製品;生產工藝難以控制,製品易變形、開裂。
固相成型包括:片材輥軋、深度拉伸或片材沖壓、液壓成型、擠出、冷沖壓、輥筒成型等。
⑵ 樹脂的加工工藝
PET化學名為聚對苯二甲酸乙醇酯,又稱聚酯,化學式為COC6H4COOCH2CH2O。(英文:Polyethylene terephthalate,簡稱PET),由對苯二甲酸二甲酯與乙二醇酯交換或以對苯二甲酸與乙二醇酯化先合成對苯二甲酸雙羥乙酯,然後再進行縮聚反應製得。屬結晶型飽和聚酯,為乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物,表面平滑有光澤。是生活中常見的一種樹脂,可以分為APET、RPET和PETG。
PET 是乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物,表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內具有優良的物理機械性能,長期使用溫度可達120℃,電絕緣性優良,甚至在高溫高頻下,其電性能仍較好,但耐電暈性較差,抗蠕變性,耐疲勞性,耐摩擦性、尺寸穩定性都很好。PET 有酯鍵,在強酸、強鹼和水蒸汽作用下會發生分解,耐有機溶劑、耐候性好。
缺點是結晶速率慢,成型加工困難,模塑溫度高,生產周期長,沖擊性能差。一般通過增強、填充、共混等方法改進其加工性和物性,以玻璃纖維增強效果明顯,提高樹脂剛性、耐熱性、耐葯品性、電氣性能和耐候性。但仍需改進結晶速度慢的弊病,可以採取添加成核劑和結晶促進劑等手段。加阻燃劑和防燃滴落劑可改進 PET阻燃性和自熄性。
二、樹脂性能
PET是乳白色或前黃色高度結晶性的聚合物,表面平滑而有光澤。耐蠕變、耐抗疲勞性、耐磨擦和尺寸穩定性好,磨耗小而硬度高,具有熱塑性塑料中最大的韌性:電絕緣性能好,受溫度影響小,但耐電暈性較差。無毒、耐氣候性、抗化學葯品穩定性好,吸水率低,耐弱酸和有機溶劑,但不耐熱水浸泡,不耐鹼。
PET樹脂的玻璃化溫度較高,結晶速度慢,模塑周期長,成型周期長,成型收縮率大,尺寸穩定性差,結晶化的成型呈脆性,耐熱性低等。
⑶ 樹脂工藝品怎麼做
樹脂工藝品製作流程
一、准備工作預備一桿稱(5公斤的稱),調料桶(或塑料盆),攪拌飯(或竹筷),小勺(塑料、鋁、瓷勺均可);二、拌料根據模具的大小、所制產品的數量,先將不飽合樹脂稱量出來,(合)倒入調料桶,然後將固化劑按():(促進劑)的比例添加,先將固化劑加入不飽合樹脂內,進行充分攪拌(),再加促進劑進行攪拌,充分混合後,加入稀釋,(同樣進行攪拌)然後根據所需顏色添加料,(顏料的用量可根據品種的不同進行加減,達到所需程度為止,一般用量為大的顏料即可)添加顏料時用將顏料用樹脂化開,在內進行攪拌,均勻後倒入料桶再進行充分攪勻即可,底料攪拌後添加,添加時要隨攪拌隨添加,直到所需程度為止。(調好的混合料漿應是粘稠狀以用勺舀起倒下後能緩慢流淌)三、倒模模具應擺方平整,(水平狀態)模具內模面應清洗干凈,這樣就可以澆制了。澆制時用小勺舀料漿一勺一勺的緩緩倒入,不可傾倒,要從最高點倒進,使其自然流淌,這樣就可以把氣泡擠走,否則,成品後會有氣孔。注意倒入模具時不能溢出模具外圍,倒出外圍後,應立即清理,鏟除,否則成型後需再加工、打磨。料漿倒入模具後經1-2小時即可凝固,凝固後即可脫模樹脂工藝品製作方法不飽和樹脂工藝品的製作方法,其特徵在於:它包括如下步驟:(1)根據樹脂工藝品的造型用硅橡膠製成模具;(2)在不飽和樹脂內加入適量填料並攪拌均勻;(3)在向模具內澆注之前,向不飽和樹脂內加入固化劑和促進劑,攪拌均勻後向模具內澆註:(4)樹脂固化後脫模,即可得到所需形狀的工藝品。可在常溫下澆注各種造型的模擬工藝品,其固形迅速、細節逼真,工藝簡單。2
不飽和樹脂工藝品模具製作技術 1、開模的方式有分片模、包裝、脫模、刷模、灌注模等一系列方式。2、開模的程序主要有修理模種、排板、堆土、刷模、灌模、打石膏、反轉。3、開模的材料主要有夕膠、矽油、硬油、硬化濟、黃石膏、紗布、纖維二、整理模種方法及故障灌出模種,用第一代生磨底、修胚、修補、打砂、確定模種是否做配件,深外無法出模是否補油土、模種是否達到模板的效果。1、模種每再生一代縮小0.1毫米最好是用第一代生做模種。2、模種不除油會影響表面光滑和生產質量。3、模種有時需要做配件,配件的卡位要合適及介面的位置適當吻合。4、模種不可有拉模、燒模、可粒、氣孔、變形等不良問題。5、模種與模板相差較大,可能因模種縮水引起。6、模種深處無法出模可否補油土。7、模種要求光滑部位要打砂、砂低類型根據模種要求而用。8、模種的效果不可與模板有所差別。9、模種容易錯模的地方是否加模線保護層,模線保護層根據模種的要求不同而進行加貼。三、排板方法及故障根據模種的大小確定底板大小和90度角,再確定注漿槽的大小,另設下料口要合適,以漿能到達各部位為前題,模種之間的距離從模種的結構及方式和工藝生產要求為排板的參考。1、注漿槽和下料位置不合適影響白胚注漿生產。2、底板確定90度角,如果底板不正,影響堆土操作。3、另設下料口漿不能全布到達各部位應加排氣點。4、模種之間的距離過大引起的膠浪費。5、在排板前先了解模種的大小結構和開模方式再進行排板。四、堆土方法及故障根據模種的類型和生產需求,先確定開模的方式和模線位置,順著模線堆油土,油土切成長方形或正方形,再確定油土板塊的大小方打釘的方式,最後進行修邊,修邊要凈光滑用肥皂水清洗油土。1、模線的位置不對導至白胚生產線上注漿和白胚不便,也會給打砂帶來不便。2、油土的板塊就決定於石膏外套的大小。3、修邊不幹凈引起模具多邊現象。4、內模與外模打釘不合適會引起注漿露漿。5、包土油土的厚薄就等於模具內模厚薄。6、包土的內模有時也要開刀不開刀模種無法出模7、修邊的好與壞和模具的模線是相互接連的五、刷模、灌模方法及故障根據模種的不同類型和生產的需求是否加矽油、貼紗布、加頂位。再確定硬化濟的比例,打矽膠調料抽空後刷模,刷模的厚與薄相同,死牛角地方要刷到位,以象出現厚薄不同。根據模種的不同類型和生產需求,用圍子把模種圍起來,打夕膠調料抽空倒入圍子中等待硬化,硬化後去掉圍子再打石膏。1、硬化劑的用量根據天氣溫度而確定用量,硬化劑過大減少模具收縮性。2、刷模死牛角地方刷不到位引起模具、燒模、拉模、模具容易老化。3、刷模的厚薄不同引起模具容易破掉。4、根據外套與內模之間是否好拆模,決定是否加頂位。5、灌注模具圍子的過大引起矽膠的浪費,圍子大小決定模具大小(灌注模)6、刷模技術,材料等因素造成模具內部有氣泡。7、抽空的夕膠時間不夠會引起模具內有氣泡、影響白胚品質。六、外套製作方法及故障一、石膏外套用木板圍子把油土的板塊圍起來,確定石膏的濃度和重量倒入圍子中等待定形,拆除圍子、修整石膏外套,做出固定外套位置,在打石膏前應根據模種的不同和生產需求確定打石膏的方式。1、石膏外套過重,使白胚生產不便,石膏外套太薄容易斷裂。2、石膏太濃,引起外套有氣泡。3、打石膏的方式不對,使注漿生產操作不便。4、石膏外套無法合並,白胚注漿會出現露漿或錯模。5、石膏外套的修整是否存在多邊現象。
二、纖維外套纖維外套的好處是減輕模具的重量,給工作帶來方便,根據模種的不同和生產需求,確定固定類型,再確定外套的厚度,波麗漿加石膏的比例及維纖的層數,調波麗漿刷在模具上,貼纖維,再次調波麗漿刷在模具上,厚度要相同,定形後修外套,纖維外套主要用於大型產品,她的缺點就是使用時間過長容易出現變形。1、纖維外套不牢固引起白胚注漿露漿。2、波麗漿加纖維的比例是否合適。3、纖維外套的卡位不吻合,引起白胚露漿,錯模、甚至影響產品變形。4、纖維外套變形,白胚生產的產品也會變形。
三、來回反轉模具的外套做完以後,其實只做了模具的一半,去除外板和油土,再次進行開模流程工序操作,完成整模具以後,拆除一半進行生產,根據質景的要求,確定反轉的次數,每次成一套模具。1、反轉次數過多引起模具多邊和模線大及模具變形。2、開刀的位置錯,導至白胚生產不便。
四、模具開刀模具的開刀方法主要用於灌注型模具,其它模具有時也會開刀,根據模具的大小結構及生產需求確定開刀的位置和程度,以模種可以拉出來為准。
五、模具成品後的修補模具成品以後由於技術和材料等因素,造成模具內有氣泡和多邊不良現象,先補上氣泡,再用剪刀去掉多邊,如果兩個問題不解除,直接影響白胚注漿操作和品質
⑷ 碳纖維布成型工藝
碳纖維重量比鋁輕,強度卻高於鋼,又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點,被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用,那麼這些產品是怎麼製造出來的呢?
方法/步驟
1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中,加壓後使多餘的膠液溢出來,然後高溫固化成型,脫膜後成品就出來了,這種方法最適合用來製作汽車零件。
2、手糊壓層法。將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層,或是以便鋪層一邊刷上樹脂,再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度,被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀,這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。
3、真空袋熱壓法。在模具山疊層,並覆上耐熱薄膜,利用柔軟的口袋向疊層施加壓力,並在熱壓灌中固化。
4、纏繞成型法。將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上,特別適用於製作圓柱體和空心器皿。
5、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤,通過擠拉除去樹脂和空氣,然後在爐子里固化成型。這種方法簡單,適用於制備棒狀、管狀零件。
⑸ 碳纖維復合材料成型方法及工藝
復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上,也會根據應用對象的差異而採用不同的成型工藝,從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下面小編針對適用於碳纖維復合材料的成型工藝及其應用以及碳纖維復合材料的成型方法。希望能夠給大家帶來幫助。
一、碳纖維復合材料的成型方法
1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中,加壓後使多餘的膠液溢出來,然後高溫固化成型,脫膜後成品就出來了,這種方法最適合用來製作汽車零件。
22、手糊壓層法。將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層,或是以便鋪層一邊刷上樹脂,再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度,被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀,這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。
33、真空袋熱壓法。在模具山疊層,並覆上耐熱薄膜,利用柔軟的口袋向疊層施加壓力,並在熱壓灌中固化。
44、纏繞成型法。將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上,特別適用於製作圓柱體和空心器皿。
55、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤,通過擠拉除去樹脂和空氣,然後在爐子里固化成型。這種方法簡單,適用於制備棒狀、管狀零件。
二、碳纖維復合材料成型工藝
1.手糊成型:
在模具工作面上塗敷脫模劑、膠衣,將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上,刷塗或噴塗樹脂體系膠液,達到需要的厚度後,成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天,手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低,製品強度不高,而且主要依賴於人工,質量不穩定,生產效率很低。
2.噴射成型:
屬於手糊工藝低壓成型中的一類,使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合後,壓縮空氣噴灑在模具上,達到預定厚度後,再手工用橡膠錕按壓,然後固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝,在工作效率方面有一定程度的提高,用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。
3.層壓成型:
將逐層鋪疊的預浸料放置於上下平板模之間加壓加溫固化,這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備,並根據樹脂的流變性能,進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點,但是設備一次性投資大。
4.纏繞成型:
將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上,然後固化、脫模成為復合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點,可用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。
5.拉擠成型:
將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等,在牽引力的作用下,通過擠壓模具成型、固化,連續不斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝,其優點是生產過程可完全實現自動化控制,生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量分數可高達80%,浸膠在張力下進行,能充分發揮增強材料的作用,產品強度高,其製成品縱、橫向強度可任意調整,可以滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材,如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。
6.液態成型:
將液態單體合成為高分子聚合物,再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成,既減少了工藝過程中的能量消耗,又縮短了模塑周期(只需約2分鍾便可完成一件製品)。但這種工藝的應用,必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎,屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇,目前的應用還不是很廣。
7.真空熱壓罐:
將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內,在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面,然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋,並密封於真空袋內,再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空,除去空氣和揮發物,然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩,支架、機翼、尾翼等產品。
8.真空導入:
簡稱VIP,在模具上鋪「干」碳纖維復合材料,然後鋪真空袋,並抽出體系中的真空,在模具腔中形成一個負壓,利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中,讓樹脂浸潤增強材料,最後充滿整個模具,製品固化後,揭去真空袋材料,從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄,但在近幾年才得到發展。在真空環境下樹脂浸潤碳纖,製品中產生的氣泡極少,製品的強度更高、質量更輕,產品質量比較穩定,而且降低了樹脂的損耗,僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品,能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩,風電能源中的葉片、機艙罩,汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。
總結:隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展,碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現,但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的,在實際應用中,往往是多種工藝並存,實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕,強度卻高於鋼,又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點,被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家,祝大家生活愉快。
⑹ 碳纖維樹脂包覆工藝製作!懂得進!!
……這個如果你是做復合材料相關方向的人的話還比較好解釋:
1、使用的原材料專是碳纖維織物預浸料;屬
2、使用的設備是熱壓機和相關形狀的模具;
3、講預浸料按照相關鋪層鋪放好,壓機熱壓成型。
如果不是搞這個的,可能需要去惡補一下這方面的知識。
⑺ 碳纖維復合材料的基體樹脂固化工藝有幾種
1、統的熱固化。碳纖維環氧復合材料的固化過程就是將預製件放入烘箱(或熱壓機或熱壓罐)中對預制構件進行加熱和加壓的過程,是熱固性樹脂與纖維結合,形成復合材料結構件的過程。但是要想得到質量好的復合材料結構件,必須選擇最佳的固化工藝參數,工藝參數主要指溫度、壓力及加壓點、升降溫速率和保溫時間等。可以利用示差掃描量熱法(DSC)對樹脂在固化過程中的反應歷程及其樹脂的流變學性能黏度變化進行分析來加以確定。
2、輻射固化。輻射源很多,如:α、β一、β+、y和中子射線。主要的輻射固化(radiation curing)有電子束固化(EB)和紫外線固化(UV)2種。(1)電子束固化。即高能量電子束碰撞目標分子,釋放足夠的能量使其產生一系列活潑的粒子,當鄰近分子發生這一過程時,活潑粒子釋放出能量,形成化學鍵。電子束固化可使聚合物體系性能如模量、強度、沖擊強度、硬度、耐熱性及抗沖擊、抗蠕變等都會有一定程度的提高。(2)光固化。光敏樹脂浸漬纖維增強材料製成柔性預浸料修理補片,用黏結的方法貼補到破壞損傷區,在紫外光的照射下迅速固化,從而在短時間內完成結構的修補。
3、微波固化。微波是頻率為109~1011Hz的電磁波,其固化機理是極性物質在外加電磁場的作用下,內部介質極化產生的極化強度矢量落後於電場一個角度,導致與電場相同的電流產生,構成物質內部功率耗散,從而將微波能轉化為熱能,致使固化體系快速均勻升溫而加速反應。
⑻ 樹脂基復合材料知識
纖維增強樹脂基復合材料常用的樹脂為環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有:熱固性樹脂、熱塑性樹脂,以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中,也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體,冷卻後又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型,在加工過程中發生固化,形成不熔和不溶解的網狀交聯型高分子化合物,因此不能再生。復合材料的樹脂基體,以熱固性樹脂為主。早在40年代,在戰斗機、轟炸機上就開始採用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機上採用了硼纖維增強環氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼後緣、舵門等。在導彈製造方面,50年代後期美國中程潛地導彈「北極星A—2」第二級固體火箭發動機殼體上就採用了玻璃纖維增強環氧樹脂的纏繞製件,較鋼質殼體輕27%;後來採用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造「北極星A—3」,使殼體重量較鋼制殼體輕50%,從而使「北極星A—3」導彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代後採用芳香聚醯胺纖維代替玻璃纖維增強環氧樹脂,強度又大幅度提高,而重量減輕。碳纖維增強環氧樹脂復合材料在飛機、導彈、衛星等結構上得到越來越廣泛的應用。
在化學工業上的應用
編輯
環氧乙烯基酯樹脂在氯鹼工業中,有著良好的應用。
氯鹼工業是玻璃鋼作耐腐材料最早應用領域之一,目玻璃鋼已成為氯鹼工業的主要材料。玻璃鋼已用於各種管道系統、氣體鼓風機、熱交換器外殼、鹽水箱以至於泵、池、地坪、牆板、格柵、把手、欄桿等建築結構上。同時,玻璃鋼也開始進入化工行業的各個領域。在造紙工業中的應用也在發展,造紙工業以木材為原料,造紙過程中需要酸、鹽、漂白劑等,對金屬有極強的腐蝕作用,唯有玻璃鋼材料能抵抗這類惡劣環境,玻璃鋼材料已、在一些國家的紙漿生產中顯現其優異的耐蝕性。
在金屬表面處理工業中的應用,則成為環氧乙烯基酯樹脂重要應用,金屬表面處理廠所使用的酸,大多為鹽酸、基本上用玻璃鋼是沒有問題的。環氧樹脂作為纖維增強復合材料進入化工防腐領域,是以環氧乙烯基酯樹脂形態出現的。它是雙酚A環氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環加成化學反應而製成,每噸需用環氧樹脂比例達50%,這類樹脂既保留了環氧樹脂基本性能,又有不飽和聚酯樹脂良好的工藝性能,所以大量運用在化工防腐領域。
其在化工領域的防腐主要包括:化工管道、貯罐內襯層;電解槽;地坪;電除霧器及廢氣脫硫裝置;海上平台井架;防腐模塑格柵;閥門、三通連接件等。為了提高環氧乙烯基酯樹脂優越的耐熱性、防腐蝕性和結構強度,樹脂還不斷進行改性,如酚醛、溴化、增韌等環氧乙烯基酯樹脂等品種,大量運用於大直徑風葉、磁懸浮軌道增強網、賽車頭盔、光纜纖維牽引桿等。
樹脂基復合材料作為一種復合材料,是由兩個或兩個以上的獨立物理相,包含基體材料(樹脂)和增強材料所組成的一種固體產物。樹脂基復合材料具有如下的特點:
(1)各向異性(短切纖維復合材料等顯各向同性);
(2)不均質(或結構組織質地的不連續性);
(3)呈粘彈性行為;
(4)纖維(或樹脂)體積含量不同,材料的物理性能差異;
(5)影響質量因素多,材料性能多呈分散性。
樹脂基復合材料的整體性能並不是其組分材料性能的簡單疊加或者平均,這其中涉及到一個復合效應問題。復合效應實質上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互補充的結果。它表現為樹脂基復合材料的性能在其組分材料基礎上的線性和非線性的綜合。復合效應有正有負,性能的提高總是人們所期望的,但有進材料在復合之後某些方面的性能出現抵消甚至降低的現象是不可避免的。
復合效應的表現形式多樣,大致上可分為兩種類型:混合效應和協同效應。
混合效應也稱作平均效應,是組分材料性能取長補短共同作用的結果,它是組分材料性能比較穩定的總體反映,對局部的擾動反應並敏感。協同效應與混合效應相比,則是普遍存在的且形式多樣,反映的是組分材料的各種原位特性。所謂原位特性意味著各相組分材料在復合材料中表現出來的性能並不只是其單獨存在時的性能,單獨存在時的性能不能表徵其復合後材料的性能。
樹脂基復合材料的力學性能
力學性能是材料最重要的性能。樹脂基復合材料具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能好等優點,用於承力結構的樹脂基復合材料利用的是它的這種優良的力學性能,而利用各種物理、化學和生物功能的功能復合材料,在製造和使用過程中,也必須考慮其力學性能,以保證產品的質量和使用壽命。
1、樹脂基復合材料的剛度
樹脂基復合材料的剛度特性由組分材料的性質、增強材料的取向和所佔的體積分數決定。樹脂基復合材料的力學研究表明,對於宏觀均勻的樹脂基復合材料,彈性特性復合是一種混合效應,表現為各種形式的混合律,它是組分材料剛性在某種意義上的平均,界面缺陷對它作用不是明顯。
由於製造工藝、隨機因素的影響,在實際復合材料中不可避免地存在各種不均勻性和不連續性,殘余應力、空隙、裂紋、界面結合不完善等都會影響到材料的彈性性能。此外,纖維(粒子)的外形、規整性、分布均勻性也會影響材料的彈性性能。但總體而言,樹脂基復合材料的剛度是相材料穩定的宏觀反映。
對於樹脂基復合材料的層合結構,基於單層的不同材質和性能及鋪層的方向可出現耦合變形,使得剛度分析變得復雜。另一方面,也可以通過對單層的彈性常數(包括彈性模量和泊松比)進行設計,進而選擇鋪層方向、層數及順序對層合結構的剛度進行設計,以適應不同場合的應用要求。
2、樹脂基復合材料的強度
材料的強度首先和破壞聯系在一起。樹脂基復合材料的破壞是一個動態的過程,且破壞模式復雜。各組分性能對破壞的作用機理、各種缺陷對強度的影響,均有街於具體深入研究。
樹脂基復合材強度的復合是一種協同效應,從組分材料的性能和樹脂基復合材料本身的細觀結構導出其強度性質。對於最簡單的情形,即單向樹脂基復合材料的強度和破壞的細觀力學研究,還不夠成熟。
單向樹脂基復合材料的軸向拉、壓強度不等,軸向壓縮問題比拉伸問題復雜。其破壞機理也與拉伸不同,它伴隨有纖維在基體中的局部屈曲。實驗得知:單向樹脂基復合材料在軸向壓縮下,碳纖維是剪切破壞的;凱芙拉(Kevlar)纖維的破壞模式是扭結;玻璃纖維一般是彎曲破壞。
單向樹脂基復合材料的橫向拉伸強度和壓縮強度也不同。實驗表明,橫向壓縮強度是橫向拉伸強度的4~7倍。橫向拉伸的破壞模式是基體和界面破壞,也可能伴隨有纖維橫向拉裂;橫向壓縮的破壞是因基體破壞所致,大體沿45°斜面剪壞,有時伴隨界面破壞和纖維壓碎。單向樹脂基復合材料的面內剪切破壞是由基體和界面剪切所致,這些強度數值的估算都需依靠實驗。
雜亂短纖維增強樹脂基復合材料盡管不具備單向樹脂基復合材料軸向上的高強度,但在橫向拉、壓性能方面要比單向樹脂基復合材料好得多,在破壞機理方面具有自己的特點:編織纖維增強樹脂基復合材料在力學處理上可近似看作兩層的層合材料,但在疲勞、損傷、破壞的微觀機理上要更加復雜。
樹脂基復合材料強度性質的協同效應還表現在層合材料的層合效應及混雜復合材料的混雜效應上。在層合結構中,單層表現出來的潛在強度與單獨受力的強度不同,如0/90/0層合拉伸所得90°層的橫向強度是其單層單獨實驗所得橫向拉伸強度的2~3倍;面內剪切強度也是如此,這一現象稱為層合效應。
樹脂基復合材料強度問題的復雜性來自可能的各向異性和不規則的分布,諸如通常的環境效應,也來自上面提及的不同的破壞模式,而且同一材料在不同的條件和不同的環境下,斷裂有可能按不同的方式進行。這些包括基體和纖維(粒子)的結構的變化,例如由於局部的薄弱點、空穴、應力集中引起的效應。除此之外,界面粘結的性質和強弱、堆積的密集性、纖維的搭接、纖維末端的應力集中、裂縫增長的干擾以及塑性與彈性響應的差別等都有一定的影響。
樹脂基復合材料的物理性能
樹脂基復合材料的物理性能主要有熱學性質、電學性質、磁學性質、光學性質、摩擦性質等(見表)。對於一般的主要利用力學性質的非功能復合材料,要考慮在特定的使用條件下材料對環境的各種物理因素的響應,以及這種響應對復合材料的力學性能和綜合使用性能的影響;而對於功能性復合材料,所注重的則是通過多種材料的復合而滿足某些物理性能的要求。
樹脂基復合材料的物理性能由組分材料的性能及其復合效應所決定。要改善樹脂基復合材料的物理性能或對某些功能進行設計時,往往更傾向於應用一種或多種填料。相對而言,可作為填料的物質種類很多,可用來調節樹脂基復合材料的各種物理性能。值得注意的是,為了某種理由而在復合體系中引入某一物質時,可能會對其它的性質產生劣化作用,需要針對實際情況對引入物質的性質、含量及其與基體的相互作用進行綜合考慮。
樹脂基復合材料的化學性能
大多數的樹脂基復合材料處在大氣環境中、浸在水或海水中或埋在地下使用,有的作為各種溶劑的貯槽,在空氣、水及化學介質、光線、射線及微生物的作用下,其化學組成和結構及各種性能會發生各種變化。在許多情況下,溫度、應力狀態對這些化學反應有著重要的影響。特別是航空航天飛行器及其發動機構件在更為惡劣的環境下工作,要經受高溫的作用和高熱氣流的沖刷,其化學穩定性是至關重要的。
作為樹脂基復合材料的基體的聚合物,其化學分解可以按不同的方式進行,它既可通過與腐蝕性化學物質的作用而發生,又可間接通過產生應力作用而進行,這包括熱降解、輻射降解、力學降解和生物降解。聚合物基體本身是有機物質,可能被有機溶劑侵蝕、溶脹、溶解或者引起體系的應力腐蝕。所謂的應力腐蝕,是摜材料與某些有機溶劑作用在承受應力時產生過早的破壞,這樣的應力可能是在使用過程中施加上去的,也可能是鑒於製造技術的某些局限性帶來的。根據基體種類的不同,材料對各種化學物質的敏感程度不同,常見的玻璃纖維增強塑料耐強酸、鹽、酯,但不耐鹼。一般情況下,人們更注重的是水對材料性能的影響。水一般可導致樹脂基復合材料的介電強度下降,水的作用使得材料的化學鍵斷裂時產生光散射和不透明性,對力學性能也有重要影響。不上膠的或僅只熱處理過的玻璃纖維與環氧樹脂或聚酯樹脂組成的復合材料,其拉伸強度、剪切強度和彎曲強度都很明顯地受沸水影響,使用偶聯劑可明顯地降低這種損失。水及各種化學物質的影響與溫度、接觸時間有關,也與應力的大小、基體的性質及增強材料的幾何組織、性質和預處理有關,此外還與復合材料的表面的狀態有關,纖維末端暴露的材料更易受到損害。
聚合物的熱降解有多種模式和途徑,其中可能幾種模式同時進行。如可通過"拉鏈"式的解聚機理導致完全的聚合物鏈的斷裂,同時產生揮發性的低分子物質。其它的方式包括聚合物鏈的不規則斷裂產生較高分子量的產物或支鏈脫落,還有可能形成環狀的分子鏈結構。填料的存在對聚合物的降解有影響,某些金屬填料可通過催化作用加速降解,特別是在有氧存在的地方。樹脂基復合材料的著火與降解產生的揮發性物質有關,通常加入阻燃劑減少著火的危險。某些聚合物在高溫條件下可產生一層耐熱焦炭,這些聚合物與尼龍、聚酯纖維等復合後,因這些增強物本身的分解導致揮發性物質產生可帶走熱量而冷卻燒焦的聚合物,進一步提高耐熱性,同時賦予復合材料以優良的力學性能,如良好的坑震性。
許多聚合物因受紫外線輻射或其它高能輻射的作用而受到破壞,其機理是當光和射線的能量大於原子間的共價鍵能時,分子鏈發生斷裂。鉛填充的聚合物可用來防止高能輻射。紫外線輻射則一般受到更多的關注,經常使用的添加劑包括炭黑、氧化鋅和二氧化鈦,它們的作用是吸收或者反射紫外線輻射,有些無面填料可以和可見光一樣傳輸紫外線,產生熒光。
力學降解是另一種降解機理,當應力的增加頻率超過一個鍵通過平移所產生的響應能力時,就發生鍵的斷裂,由此形成的自由基還可能對下一階段的降解模式產生影響。硬質和脆性聚合物基體應變小,可進行有或者沒有鏈斷裂的脆性斷裂,而較軟但粘性高的聚合物基體大多是力學降解的。
樹脂基復合材料的工藝特點
樹脂基復合材料的成型工藝靈活,其結構和性能具有很強的可設計性。樹脂基復合材料可用模具一次成型法來製造各種構件,從而減少了零部件的數量及接頭等緊固件,並可節省原材料和工時;更為突出的是樹脂基復合材料可以通過纖維種類和不同排布的設計,把潛在的性能集中到必要的方向上,使增強材料更為有效地發揮作用。通過調節復合材料各組分的成分、結構及排列方式,既可使構件在不同方向承受不同的作用力,還可以製成兼有剛性、韌性和塑性等矛盾性能的樹脂基復合材料和多功能製品,這些是傳統材料所不具備的優點。樹脂基復合材料在工藝方面也存在缺點,比如,相對而言,大部分樹脂基復合材料製造工序較多,生產能力較低,有些工藝(如製造大中型製品的手糊工藝和噴射工藝)還存在勞動強度大、產品性能不穩定等缺點。
樹脂基復合材料的工藝直接關繫到材料的質量,是復合效應、"復合思想"能否體現出來的關鍵。原材料質量的控制、增強物質的表面處理和鋪設的均勻性、成型的溫度和壓力、後處理及模具設計的合理性都影響最終產品的性能。在成型過程中,存在著一系列物理、化學和力學的問題,需要綜合考慮。固化時在基體內部和界面上都可能產生空隙、裂紋、缺膠區和富膠區;熱應力可使基體產生或多或少的微裂紋,在許多工藝環節中也都可造成纖維和纖維束的彎曲、扭曲和折斷;有些體系若工藝條件選擇不當可使基體與增強材料之間發生不良的化學反應;在固化後的加工過程中,還可進一步引起新的纖維斷裂、界面脫粘和基體開裂等損傷。如何防止和減少缺陷和損傷,保證纖維、基體和界面發揮正常的功能是一個非常重要的問題。
樹脂基復合材料的成型有許多不同工藝方法,連續纖維增強樹脂基復合材料的材料成型一般與製品的成型同時完成,再輔以少量的切削加工和連接即成成品;隨機分布短纖維和顆粒增強塑料可先製成各種形式的預混料,然後進行擠壓、模塑成型。
組合復合效應
復合體系具有兩種或兩種以上的優越性能,稱為組合復合效應貧下中農站這樣的情況很多,許多的力學性能優異的樹脂基復合材料同時具有其它的功能性,下面列舉幾個典型的例子。
1、光學性能與力學性能的組合復合
纖維增強塑料,如玻璃纖維增強聚酯復合材料,同時具有充分的透光性和足夠的比強度,對於需要透光的建築結構製品是很有用的。
2、電性能與力學性能的組合復合
玻璃纖維增強樹脂基復合材料具有良好的力學性能,同時又是一種優良的電絕緣材料,用於製造各種儀表、電機與電器的絕緣零件,在高頻作用下仍能保持良好的介電性能,又具有電磁波穿透性,適製作雷達天線罩。聚合物基體中引入炭黑、石墨、酞花菁絡合物或金屬粉等導電填料製成的復合材料具有導電性能,同時具有高分子材料的力學性能和其它特性。
3、熱性能與力學性能的組合復合
①耐熱性能
樹脂基復合材料在某些場合的使用除力學性能外,往往需要同時具有好的耐熱性能。
②耐燒蝕性能
航空航天飛行器的工作處於嚴酷的環境中,必須有防護材料進行保護;耐燒蝕材料靠材料本身的燒蝕帶走熱量而起到防護作用。玻璃纖維、石英纖維及碳纖維增強的酚醛樹脂是成功的燒蝕材料。酚醛樹脂遇到高溫立即碳化形成耐熱性高的碳原子骨架;玻璃纖維還可部分氣化,在表面殘留下幾乎是純的二氧化硅,它具有相當高的粘結性能。兩方面的作用,使酚醛玻璃鋼具有極高的耐燒蝕性能。
⑼ 碳纖維怎麼塑型
碳纖維不可以塑型,碳纖維由碳元素組成的一種特種纖維。具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟,所以不具有可塑性。
碳纖維的密度小,因此比強度和比模量高。碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合,製造先進復合材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。
(9)樹脂纖維成型工藝擴展閱讀:
碳纖維的發展和應用:
20世紀90年代初,高性能及超高性能炭纖維已問世,預料今後工作將致力於完善工藝、擴大生產、降低成本和開發應用。
一些特種炭纖維,如抗氧化炭纖維、低纖度炭纖維、高導熱低電阻炭纖維、低熱膨脹系數炭纖維,中空炭纖維和活性炭纖維,隨著科學及工程的發展會有很大發展。氣相生長炭纖維近期內在穩定工藝 ,連續化生產方面會有明顯進展,工業化生產的日期預料不會太遠。
參考資料來源:網路—碳纖維
⑽ 樹脂基碳纖維復合材料的成型工藝中,袋壓成型、熱壓成型以及模壓成型有沒有區別
當然有區別啦,文字區別都那麼大,袋壓,就是用真空袋輔助成型,熱壓就是加熱固化工藝,模壓就是片狀或者團狀模塑料合模製作工藝。