文档介绍：纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺一、前言相比传统材料, 复合材料具有一系列不可替代的特性, 自二次大占以来发展很快。尽管产量小( 据法国 Vetrotex 公司统计, 2003 年全球复合材料达 700 万吨), 但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的 33% 与 32% ,以中国(含台湾省) 、日本为主的亚洲占 30% 。中国大陆 2003 年玻班纤维增强塑料(玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”)逾 90 万吨, 已居世界第二位(美国 2003 年为 169 万吨,日本不足 70 万吨)。复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成: 增强材料: 在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能, 如玻璃钢中的玻璃纤维, CFRP (碳纤维增强塑料)中的碳纤维素就是增强材料。基体: 构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢( GRP ) 中的树脂( 本文谈到的环氧树脂) 就是基体。 y 按基体材料不同,复合材料可分为三大类: 树脂复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料,如陶瓷基复合材料。本文讨论环氧树脂基复合材料。 1 、为什么采用环氧树脂做基体? 固化收缩率代低,仅 1%-3% ,而不饱和聚酯树脂却高达 7%-8% ; 粘结力强; 有B 阶段,有利于生产工艺; 可低压固化,挥发份甚低; 固化后力学性能、耐化学性佳,电绝缘性能良好。值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯权势脂为佳, 然耐酸性差;固化后一般较脆,韧性较差。 2 、环氧玻璃钢性能(按 ASTM ) 以 FW (纤维缠绕)法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例,将其与钢比较。表1 GF/EPR 与钢的性能比较玻璃含量 GF/EPR (玻纤含量 80wt%) AISI1008 冷轧钢相对密度 V 拉伸强度 拉伸模量 伸长率 % % 弯曲强度 弯曲模量 压缩强度 悬臂冲击强度 2385J/m 燃烧性( UL-94 ) V-O 比热容 535J/kg ?k 233J/kg ?k 膨胀系数 × 10-6k-1 × 10-6k-1 热变形温度 204 o C() 热导率 ?k ?k 介电强度 × 106V/m 吸水率 %(24h) 表2 几种常用材料与复合材料的比强度和比模量材料名称密度 g/cm3 拉伸强度× 104MPa 弹性模量× 106MPa 比强度× 106cm 比模量× 109cm 钢 铝 钛 玻璃钢 碳纤维/ 环氧树脂 碳纤维/ 环氧树脂 1049 芳纶纤维/ 环氧树脂 硼纤维/ 环氧树脂 硼纤维/ 铝 c2 二、纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介 1 、手糊成型( hand lay up) (1 )概要依次在模具表面上施加脱模剂胶衣一层粘度为 - 的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后) 一层纤维增强材料(玻纤、芳纶、碳纤维...... ) ,纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布) 等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料, 并驱除气泡, 压实基层。铺层操作反复多次,直到达到制品的设计厚度。树脂因聚合反应,常温固化。可加热加速固化。(2 )原材料 F gb NG ^ 树脂不饱和聚酯树脂、已烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。纤维玻纤、碳纤、芳纶等。虽然厚的芳纶织物难于手工将树脂浸透,亦可用。芯材任意。(3 )优点 1 )适合少量生产; 2 )可室温成型,设备投资少,模具折旧费低; 3 )可制造大型制品和型状复杂产品; 4 )树脂和增强材料可自由组合,易进行材料设计; 5 )可采用加强筋局部增强,可嵌入金属件; 6 )可用胶衣层获得具有自由色彩和光泽的表面(如开模成型则一面不平滑); 7 )玻纤含量较喷射成型高。无捻粗纱布 50% 左右织物 35%-45% 短切原丝毡 30%-40% (4 )缺点 1 )属于劳动密集型生产,产品质量由工人训练程度决定; ; 2 ) 玻纤含量不可能太高; 树脂需要粘度较低才易手工操作,