手糊成型工艺课堂教学ppt课件.ppt

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1、手糊成型工艺及设备手糊成型工艺是复合材料最早的一种成型方法，也是一种最简单的方法，其具体工艺过程如下：,首先，在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。,然后，在一定压力作用下加热固化成型（热压成型）或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型（冷压成型），最后脱模得到复合材料制品。其工艺流程如下图所示：,模具准备,涂脱模剂,手糊成型,树脂胶液配制,增强材料准备,固化,脱模,后处理,检验,制品,手糊成型工艺流程图,手糊成型工艺的优点： 1、

2、不受尺寸、形状的限制； 2、设备简单、投资少； 3、工艺简单； 4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； 5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。手糊成型工艺的缺点1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；2、产品性能稳定性差；3、产品力学性能较低。,为了得到良好的脱模效果和理想的制品，同时使用几种脱模剂，可以发挥多种脱模剂的综合性能。,原材料的选择选用的原材料必须满足3点要求1、产品设计的性能要求2、手糊成型工艺要求3、价格便宜、材料容易取得聚合物基体的选择 目前国内大部分手糊制品均用不饱和聚酯树脂，约占80，其次是环氧树脂。,一、不饱和聚酯树脂1、性能及品种 种类：通用型、耐腐蚀型、阻燃

3、型、低收缩型、耐侯型聚酯树脂等。2、 不饱和聚酯树脂的固化原理： 固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。,二、 环氧树脂1 环氧树脂的性能及特点： 在树脂基复合材料中，用量仅次于不饱和树脂.其综合性能明显优于不饱和树脂。在受力构件、耐碱、电性能要求较高的场合一般使用环氧树脂。主要类型有 1、“双酚A型环氧树脂” ,又称“E”型环氧树脂； 2、“脂环族环氧树脂”。 环氧树脂俗称万能胶。,2、环氧树脂的固化机理固化剂的类型：,反应型：参与树脂的交联反应,伯仲胺类,酸酐类,催化型：不参与树脂的交联反应

4、（叔胺类）,注意：催化型的固化剂 只促进环氧树脂固化，固化剂本身不参与反应。 (1) 伯胺类固化剂/环氧树脂的反应机理,增强材料的种类：（1）玻璃纤维种类E玻璃纤维，无碱纤维，含碱0.8以下C玻璃纤维，中碱纤维，含碱8左右A玻璃纤维，有碱纤维，含碱1215S玻璃纤维，高强纤维，含碱0.3M高弹玻璃纤维L防辐射玻璃纤维（1）其他纤维1、碳纤维 具有强度高、模量高、和耐高温等优异性能。P142、聚芳酰胺纤维 是一种新型高强纤维，强度可以达到3.63109Pa，价格比碳纤维低，但是耐紫外线性能较差。,2.2手糊成型模具与脱模剂,2.2.1模具的结构与材料一、结构,单模,对模,拼装模,阳模,阴模,阳模

5、：制品内表面尺寸准确，光滑。成型方便，便于通风。阴模：制品外表面尺寸准确，光滑。阴模深操作不便、通风 条件不好、卫生条件差。对模：由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准 确。不适合成型批量少及大型制品（模具、设备投资 大）。拼装模：一些形状复杂的产品，为了脱模方便，需要利用拼 装模，即把模具分成几块进行拼装，脱模时可以分块 进行，比较方便。,二、材料 木材、石膏、水泥、石蜡、可溶性盐、玻璃钢、陶土、金属等。 必须满足以下要求：（1）满足产品尺寸、精度、外观及数量的要求；（2）有足够的强度与刚度，不易变形、损坏；（3）不受树脂及辅助材料的浸蚀，不影响树脂固化；（4）易脱模，使用周期长；（

6、5）价格便宜，材料易得。,具体材料：（1）木材 要求均质、无节。常用红松、银杏、枣木等。木材模具表面需要封孔处理。其特点是质轻、易加工；但不耐久。适合于小批量生产小型制品。（2）石膏 用半水石膏成型。制造简便，造价低；不耐用，怕冲击，适合于小批量生产形状复杂的制品。（3）水泥 制造方便，成本低，有一定强度，适合于制造形状简单，表面要求不高的制品。,（4）石蜡 适合于制作难以取出的型心，一次性使用，成型后融化掉。（5）金属 常用钢材、铸铝等。耐久、不易变形；但加工费用高。适合于小型、大批量生产的高精度制品。（6）玻璃钢 由木模或石膏模翻制。质轻、耐久、制造方便。适合于中小型制品的批量生产。,2.

7、2.2 手糊成型模具设计要则（1）设计要点（2）设计内容 A 确定模具结构 B 选定原材料 C 确立制造方法 D 绘制模具图纸,2.2.3 玻璃钢高级模具 属于平整度高，光洁度高的高级模具。2.2.3.1 玻璃钢高级模具的要求（1）具有足够的强度、刚度。（2）具有一定硬度（巴柯儿硬度40以上）、耐热性能承受 树脂固化放热的收缩作用。（3）尺寸精确、无潜藏气孔，残留划痕度小于0.1m。（4）光泽度达到80-90光泽单位或者目测反光。,2.2.3.2 材料选择（1）胶衣树脂 应具有收缩率低、延伸率高、耐磨、耐热、硬度高等优良性能。 实践证明：采用环氧树脂加填料制作模具的胶衣比较合适,或者采用专用的

8、胶衣树脂制作胶衣层。 为提高耐磨性可以在胶衣层可加入硬度高的填料，如瓷粉、石英粉、铸石粉、刚玉粉等。（2）玻璃纤维表面毡和玻璃纤维短切毡 作用：A . 增强胶衣，防止表面微裂纹； B . 形成富树脂层以提高模具光洁度和耐腐蚀性能； C . 消除玻纤布在表面产生的痕迹。,（3）中碱无捻方格布（4）不饱和聚酯树脂（5）无机填料2.2.3.3 制造工艺（1）过渡母模的制造 材料：石膏或木材 （2）玻璃钢模具的翻制 胶衣层制作，涂刷3层，每层0.2-0.5mm，铺1-2层表面毡；一层短切毡，压实、浸透排除气泡。 铺无捻方格布。,（3）模具表面处理 A 粗磨。400#、500 # 、600#水砂纸依次水

9、磨。 B 水砂精磨。1000#、1200#、1500#水砂纸依次研磨。 C 研磨抛光。将抛光剂涂上后，停留1-2min，用布轮抛光机逐段抛光并反复进行。（4）表面质量检测 要求光泽度在90以上，用ss-82型光电光泽计检测。,2.2.4 脱模剂 脱模剂应具备的条件：（1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小；（2）成膜迅速、均匀、光滑；（3）使用简便、安全，价格便宜。脱模剂按用途分为 按性状分为,内脱模剂 用于模压和热固化,外脱模剂 用于手糊和冷固化,薄膜型脱模剂,混合溶液型脱模剂,油蜡型脱模剂,2.2.4.1 薄膜型脱模剂 最常用的有：聚酯薄膜、玻璃纸、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等。 其中聚

10、酯薄膜应用最普遍，使用厚度一般为0.04 mm 、0.02 mm。使用方法：铺在模具上，或用凡士林贴在模具上。优点：脱模效果好，使用方便，材料易得。缺点：薄膜的柔韧性、帖服性差，不能用于形状 复杂的制品。,2.2.4.2 混合溶液型脱模剂（1）聚乙烯醇脱模剂的配制 配方及优缺点见P21表2-9，一般采用较低分子量的聚乙烯醇。 在搅拌状态下，用水将聚乙烯醇加热溶解（水温约95），冷却到室温，往里滴加乙醇或丙酮（边加边搅拌）。 加入甘油可增加膜的柔韧性； 加入少量洗衣粉，可使成膜均匀； 加入少量蓝、红墨水可防止漏涂； 需要干燥快则适当多加乙醇或丙酮。,（2）过氯乙烯脱模剂 配方：过氯乙烯粉510份

11、 甲苯丙酮（1：1）9590份 按比例将物料与溶剂混和搅拌，放入密闭容器中（不能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。（3）聚苯乙烯溶液脱模剂 配方：聚苯乙烯粉 5份 甲苯 95份 称量混合，搅拌均匀后，密封放置7天左右，若完全溶解，搅拌均匀即可使用。缺点：甲苯有毒优点：脱模容易，成模速度快,2.2.4.3 蜡类、油酯类脱模剂（1）蜡类脱模剂（蜡型脱模剂） 使用方便、省工省时、价格便宜，脱模效果好，使用广泛。 （2）油酯类脱模剂 a、硅酯脱模剂 硅酯 100份 甲苯 100份 b、其他油脂脱模剂 耐热机油，硅油，凡士林油，变压器油等。,2.2.4.4 脱模剂复合使用 对大型制品或外型复杂的制品，多

12、采用几种脱模剂复合使用，效果较好。,2.3.1 原材料准备,2.3.1.1 胶液准备,胶液的主要工艺指标是：胶液粘度；凝胶时间。,胶液粘度：,表征流动特性，粘度控制在0.20.8Pa.s之间，一般用稀释剂调节,粘度过高不易涂刷和浸透增强材料，粘度过低，在树脂凝胶前发生胶液流失，使制品出现缺陷。,2.3 手糊成型工艺,凝胶时间：,指在一定温度条件下，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，变成软胶状态凝胶所需的时间。 一般采用引发剂、促进剂用量调节。,凝胶过快来不及操作，制品交联太严重、收缩大、发脆。,凝胶过慢增加了生产周期，且易发生流胶。影响凝胶时间的主要因素： 引发剂、

13、促进剂用量。引发剂、促进剂用量大，凝胶时间缩短； 胶液体积的影响。胶液体积越大，热量不易散失，凝结快； 环境温度、湿度的影响 气温越高，凝结越快 湿度越小，凝结越快 制品表面积影响 制品表面积大，凝结快。,树脂胶液配制：,(1)不饱和聚酯树脂胶液配方及配制,凝胶时间与环境温度、促进剂用量关系见 P23表2-11。实际生产过程中一般用促进剂掺加量来调节凝结时间。,引发剂作用：,控制反应速度，使树脂最终反应完全（一般为过氧化物）。,起固化剂的作用。,促进剂的作用：,促使引发剂降低引发温度，在较低温度下分解产生大量游离基，加快反应速度，降低引发剂用量。,胶液配制方法：,按配方比例将引发剂或促进剂的一

14、种先与树脂搅拌均匀，再加入另一种搅匀。,切忌同时加入。否则会产生剧烈反应，生成硬块。,(2)环氧树脂胶液配制,配制方法：,先将稀释剂及其他辅助剂与树脂搅匀，使用前加入固化剂搅匀。,2.3.1.2 增强材料准备,a.纤维表面处理（热处理或化学处理）；,b.使用前烘干处理；,c.按样板下料。,下料时应注意以下几点：,1、布的方向性,2、拼缝应各层错开,3、对圆形制品，布的45方向变形能力好， 可沿此方向裁成布条糊制。,4、注意经济使用,2.3.1.3 胶 衣糊准备,胶衣树脂种类很多，应根据使用条件进行选择。,33号胶衣树脂（间苯二甲酸型胶衣树脂）,耐水性好;,36PA胶衣树脂,自熄性胶衣树脂（不透

15、明）;,39号胶衣树脂,耐热自熄性胶衣树脂;,21号胶衣树脂（新戊二醇型）,耐水煮、耐热、耐 污染、柔韧、耐磨胶衣。,胶衣树脂的配制,33号胶衣树脂 100份 （重量百分比 wt）,50过氧化环己酮二丁酯糊 （引发剂H）白色 4份,6萘酸钴苯乙烯溶液 （促进剂E）紫色 24份,胶衣树脂性能指标,2.3.1.4 手糊制品厚度与层数的计算,（1）制品厚度预测,tm k,t 制品厚度（mm）；m 单位面积材料质量，kg/m2；k 厚度常数，mm/kg.m-2 ，即每1kg /m2材料的厚度； 可在表2-14中查得。,原材料愈重（比重愈大） ， k值愈小。,t总t1t2t3,其中：t总为制品总厚度；t

16、1、t2、t3分别是材料1、2、3提供的 厚度。P25 例题2.1、2.2。,（2）铺层层数的计算,若有填料时，kT是厚度常数，c2是填料与纤维质量比。则：,A-制品总厚度；mf-纤维单位面积质量；kf-纤维的厚度常数；kr-树脂的厚度常数； c-树脂与纤维的质量比；n-增强材料的铺层层数。 例题2.3。对中碱纤维布： 0.4厚 mf=0.340Kg/m2 0.2厚 mf=0.230Kg/m2,2.3.2 糊制,2.3.2.1 表面层（胶衣层）,一般采用加了颜料的胶衣树脂制作，也可用普通树脂制作，需用玻璃纤维表面毡增强防裂。 表面层的作用已作过介绍：形成富树脂层、光洁美观、耐侵蚀、耐水、耐酸碱

17、、耐候等。,厚度控制：,0.250.5mm，单位面积用胶300500g/m2 。,操作方法：,a、刷涂(需两遍垂直涂刷，一遍基本固化 后再刷另一遍，开始凝胶时铺纤维毡)。,b、喷涂。,影响胶衣喷涂的因素：P27,（1）触变指数的影响 用喷射距离调节（也可用压力 调节 ）。距离400500mm，压力0.40.5MPa。,（2）温度的影响 控制胶衣树脂温度25-30。,（3）胶衣层中气泡的影响 严禁混入气泡。,（4）苯乙烯含量的影响 喷涂时苯乙烯挥发可造成 固化不好，应注意。,（5）水分影响 胶衣层中严禁水分混入，包括树脂 中和模具上。,2.3.2.2 铺层控制,铺层的拼接形式,搭接,产品外形发生

18、变化,对接,外形较好，制品平直 （ 有交错接与梯形接）,2.3.2.3 铺层二次固化拼接,对于较厚的制品，由于树脂固化放热量大，易产生产品的变形与分层。应分两次铺层固化。一般7mm时，需分两次铺层固化。（实验中注意！）,如图2-3、2-4。,在接缝区加一层附加布增强;接缝距离S一般控制在12cm。,铺层2次固化的拼接方法： 先按一定铺层锥度糊制各层，使其形成阶梯形，达到一定厚度后（不超过7mm），在阶梯上铺放一层“无胶平纹玻璃布”。固化后撕去该层玻璃布并保证拼接面的粗糙度和清洁。然后糊以下各层。,对于大表面制品糊完后应覆盖玻璃纸或薄膜，使与空气隔绝。,2.3.3 固化,2.3.3.1 不饱和聚

19、酯树脂的固化,分为：凝胶阶段 定型阶段（硬化阶段） 熟化阶段（完全固化阶段）,固化,线型分子交联变成网状体型结构的过程。,加入引发剂后，引发剂在一定条件下可以产生游离基，游离基是一种活性很高的物质，可以把树脂中的双键打开，从而达到聚合交联的目的。,因为引发剂一般在60以上才能分解出游离基，因此常温固化时必须加入促进剂，降低其分解温度。,引发剂用量对产品性能的影响,用量过大：,反应速度过大，放热量大，导致树脂急剧固化，收缩严重，产生裂纹。同时影响聚合链长度，分子量降低，力学性能下降。,用量过小：,不足以使树脂固化完全。,2.3.3.1 固化工艺控制,固化度：,树脂固化反应的程度，,用百分率表示,

20、常用丙酮萃取法测定 。,手糊制品的成型工艺条件：,温度15以上，湿度小于80。,利用上述工艺条件及合理的配方，才能使树脂固化达到要求的程度。,一般手糊制品24h脱模（巴氏硬度1530时）；8天即可使用。聚酯玻璃钢的强度一般到1年后才能稳定。（时间与强度关系见表2-15）。因此，许多制品室温固化后，为加速其强度发挥，需进行后固化处理（放置24小时后进行）。环氧玻璃钢后固化处理温度 150 。聚酯玻璃钢后固化处理温度 5080。,2.3.4 手糊工艺质量控制,2.3.4.1 影响制品质量的因素,组分质量；,成型与固化过程；,制品辅助加工。,手糊制品存在的主要质量问题 见P29。,产生缺陷的原因：,

21、纤维方面：,树脂基体方面：,施工作业方面：,固化工艺方面：,其他方面：,2.3.4.2 质量控制,在工厂车间，制定质量控制制度时参考。,包括3方面：,成型工艺过程控制,原材料质量控制,成品质量检验,2.3.4.3 手糊成型易发生的缺陷及防止措施,1、胶衣缺陷的防止措施,2、制品皱缩,3、翘曲变形,4、制品表面发粘,原因1：,空气湿度太大，水对树脂起阻聚作用。,解决办法：,（1）在树脂中加入0.02左右的液体石蜡；,（2）在树脂中掺加5的异腈酸酯 ；,（3）制品表面覆盖薄膜隔绝空气；,原因2：,引发剂、促进剂的比例弄错或失效，更换引发剂、促进剂。,5、制品内气泡太多,原因1：,树脂用量过多,解决办法：,1、控制胶含量,2、注意拌合方式,原因2：,树脂粘度过大,解决办法：,1、适当增加稀释剂,2、提高环境温度,原因3：,增强材料选择不当,解决办法：,选用浸透性好的无捻玻璃布,6、流胶,原因3：,原因2：,原因1：,树脂粘度太小，可加入23的活性氧化硅。,配料不均匀， 充分搅拌 。,固化剂用量不足， 适当调整固化剂用量。,