第四章FRP模压成型工艺及设备教学参考资料武汉理工大学精品课程
第四章 FRP 模压成型工艺及设备 教学参考资料 武汉理工大学精品课程
1.复合材料模压成型工艺优缺点优：①高温高压成型，强度高：②产品质量稳定、性能好：③能生产结构外形复杂的产品，一次成型，无须二次加工，主要用于GRP产品形制品的成型；④生产效率高，可实现机械化、自动化，适合大批量生产；③制品尺寸精确，表面光洁。缺：①产品规格易受设备限制，一般适于制备中、小型GRP制品或GFRP制品的适中：②设备投资较大；③模具设计与加工较困难。3、目前我国在模压、工业中存在的问题：①没有定型产品，定型产品不多；②模压料的生产工艺落后：③产品的设计。4、GRP模压成型，按目前模压料材料的物理形态，可分为六种类型：①纤维料模压法：预混料，预浸料；②铝料模压法；③碎布料模压法；④层压模压法；③缠绕模压法；③织物模压法。4.2模压料的制备模压料是模压成型中的原材料或半成品。在模压工艺中，所用的模压法，是有的同形式二模压料。我们主要介绍纤维料模压法中的纤维模压制。一、模压料的组成（纤维+树脂+辅助剂）1、树脂主要酚醛、环氧、环氧-酚醛、聚酯树脂等。（模压成型对树脂的成本要求加了点）2、增强材料纤维型增强材料有开刀丝，无抢粗纱，加抢沙，高硅氧纤维、CF等。2、辅助剂包括稀释剂、GF表面处理剂、填料、脱模剂剂及颜料等。4、模压料典型配方举例：
1.复合材料模压成型工艺优缺点 优：①高温高压成型，强度高；②产品质量稳定、性能好；③能生产结构外 形复杂的产品，一次成型，无须二次加工，主要用于 GRP 产品形制品的成型； ④生产效率高，可实现机械化、自动化，适合大批量生产；⑤制品尺寸精确，表 面光洁。 缺：①产品规格易受设备限制，一般适于制备中、小型 GRP 制品或 GFRP 制品的适中；②设备投资较大；③模具设计与加工较困难。 3、目前我国在模压、工业中存在的问题： ①没有定型产品，定型产品不多；②模压料的生产工艺落后；③产品的设计。 4、GRP 模压成型，按目前模压料材料的物理形态，可分为六种类型： ①纤维料模压法：预混料，预浸料；②铝料模压法；③碎布料模压法；④层 压模压法；⑤缠绕模压法；⑥织物模压法。 4.2 模压料的制备 模压料是模压成型中的原材料或半成品。 在模压工艺中，所用的模压法，是有的同形式二模压料。 我们主要介绍纤维料模压法中的纤维模压制。 一、模压料的组成（纤维+树脂+辅助剂） 1、树脂 主要酚醛、环氧、环氧-酚醛、聚酯树脂等。 （模压成型对树脂的成本要求加了点） 2、增强材料 纤维型增强材料 有开刀丝，无捻粗纱，加捻沙，高硅氧纤维、CF 等。 2、辅助剂 包括稀释剂、GF 表面处理剂、填料、脱模剂剂及颜料等。 4、模压料典型配方举例：
配方1、2、3、4、5。二、模压料的制备工艺纤维模压料的制备一般有两种方法，即预混法和预浸法，相应得到的是预混料和预浸料。预混料先是将GF尺寸切成15~30mm长度，然后与一定量的树脂搅拌混匀，再经烘干后制的。这种模压料的特点是纤维松散且无定向，比容大，流动性好，但制备过程中纤维强度损失较大，该法产品最大。预浸法：现将GF来的经过浸，烘干，切面小而制备，其特点：纤维成束状，比较紧密，在制备过程中纤维强度损失较小，但模压料的流动性及料束之间的互溶性稍差。1、预混法制备工艺预混法工艺流程（方块图）P213分为手工和机械制备两种下面分别举一例说明。P2132、预浸法制备工艺工艺流程分别举手工制备和机械制备各一例说明。P2233、模压料的质量控制模压料的质量控制指标：树脂含量，挥发物含量，可溶性树脂（1）几种典型模压制的质量指标（表8-1）（2）模压料质量指标的测定方法（3）影响模压料质量的几个重要因素4、模压料的存放（1）启用期（2）存放期三、模压料的工艺性包括具流动性、收缩率和压缩比
配方 1、2、3、4、5。 二、模压料的制备工艺 纤维模压料的制备一般有两种方法，即预混法和预浸法，相应得到的是预混 料和预浸料。 预混料先是将 GF 尺寸切成 15~30mm 长度，然后与一定量的树脂搅拌混匀， 再经烘干后制的。这种模压料的特点是纤维松散且无定向，比容大，流动性好， 但制备过程中纤维强度损失较大，该法产品最大。 预浸法：现将 GF 来的经过浸 ，烘干，切面小而制备，其特点：纤维成 束状，比较紧密，在制备过程中纤维强度损失较小，但模压料的流动性及料束之 间的互溶性稍差。 1、预混法制备工艺 预混法工艺流程（方块图）P213 分为手工和机械制备两种 下面分别举一例说明。P213 2、预浸法制备工艺 工艺流程 分别举手工制备和机械制备各一例说明。P223 3、模压料的质量控制 模压料的质量控制指标：树脂含量，挥发物含量，可溶性树脂 （1）几种典型模压制的质量指标（表 8-1） （2）模压料质量指标的测定方法 （3）影响模压料质量的几个重要因素 4、模压料的存放 （1）启用期 （2）存放期 三、模压料的工艺性 包括具流动性、收缩率和压缩比
1、模压料的流动性①概念②模压料的流动性与产品质量的关系③影响其流动性的因素2、模压料的取放①概念②影响因素3、模压料的压缩比①概念②影响模压料压缩比的因素4.3SMC成型工艺引文：前言所学的模压料均采用酚醛树脂和环氧树脂，这是模压工艺的基本要求（即树脂应有较快的融化速度，以及较小的收缩率）。在解决了不饱和酚醛树脂的增稠反应和降低收缩率的有效方法后，采用综合性能好的不饱和酚醛作为模压料的基体将有助于模压工艺的改善及模压产品性能的提高。4.3.1SMC的概念、特点与种类一、SMC的基本概念片状模型料（SheetMoldingCompond）P82。二、SMC的特点1、采用不饱和聚酚树脂作为模压料基体，因此制品具有优良的综合性能。2、由于增稠作用，属于干法成型，操作方便，成型周期短，生产效率高。3、模压料（电材）质量均匀，容易控制，制品性能重现性好。4、填料用量较高20~30%，降低成本。5、模压温度、压力要求的不高，可变范围较大。三、SMC的种类1、结构SMC
1、模压料的流动性 ①概念 ②模压料的流动性与产品质量的关系 ③影响其流动性的因素 2、模压料的取放 ①概念 ②影响因素 3、模压料的压缩比 ①概念 ②影响模压料压缩比的因素 4.3 SMC 成型工艺 引文： 前言所学的模压料均采用酚醛树脂和环氧树脂，这是模压工艺的基本要求 （即树脂应有较快的融化速度，以及较小的收缩率）。在解决了不饱和酚醛树脂 的增稠反应和降低收缩率的有效方法后，采用综合性能好的不饱和酚醛作为模压 料的基体将有助于模压工艺的改善及模压产品性能的提高。 4.3.1 SMC 的概念、特点与种类 一、SMC 的基本概念 片状模型料（Sheet Molding Compond）P82。 二、SMC 的特点 1、采用不饱和聚酚树脂作为模压料基体，因此制品具有优良的综合性能。 2、由于增稠作用，属于干法成型，操作方便，成型周期短，生产效率高。 3、模压料（电材）质量均匀，容易控制，制品性能重现性好。 4、填料用量较高 20~30%，降低成本。 5、模压温度、压力要求的不高，可变范围较大。 三、SMC 的种类 1、结构 SMC
SMC-R（纤维不规则分布）SMC-C（连续纤维单向分布）SMC-D（不连续纤维定向分布）2、高强SMC：HMC、XMC3、LS-SMC（低收缩SMC）LTP-SMC（渗透增强5MC）4、BMC（固状模型料）5、TMC（厚片状模型料）4.3.2SMC的组分及其性能一、不饱和聚酯树脂不饱和聚酯是SMC的主要组份，适宜SMC用的不饱和聚酯树脂应应满足下列要求：①低粘度，便于浸渍GF；②不同增稠剂反应，满足增稠要求；③可降低收缩性；④溶化迅速，提高生产效率；③应具备较高的强度和足够的韧性，在制品脱模时，不发生损坏或开裂。目前，SMC常用顺酐型不饱和聚酯树脂。新型树脂体系（尚处研制阶段）评见“三校教材”。P219二、交联制、引发剂、阻聚剂1、交联剂SMC常用的交联剂有苯乙烯，氯化苯乙烯，甲苯丙烯酸甲酯，乙烯基甲苯邻苯二甲酸二丙烯酯（DAP）等。其中的甲苯乙烯，氯化苯乙烯可降低制品的脆性及树脂粘度：用DHP可提高制品的耐热性。2、引发剂SMC中引发剂应满足：?制得的SMC贮存期长，贮存稳定性好；②高温下不分解，达到某一温度时，分解速度快；③交联效率高
SMC-R（纤维不规则分布） SMC-C（连续纤维单向分布） SMC-D（不连续纤维定向分布） 2、高强 SMC ： HMC 、XMC 3、LS-SMC（低收缩 SMC） LTP-SMC（渗透增强 5MC） 4、BMC（固状模型料） 5、TMC（厚片状模型料） 4.3.2 SMC 的组分及其性能 一、不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯是 SMC 的主要组份，适宜 SMC 用的不饱和聚酯树脂应应满足 下列要求： ①低粘度，便于浸渍 GF；②不同增稠剂反应，满足增稠要求；③可降低收 缩性；④溶化迅速，提高生产效率；⑤应具备较高的强度和足够的韧性，在制品 脱模时， 不发生损坏或开裂。 目前，SMC 常用顺酐型不饱和聚酯树脂。 新型树脂体系（尚处研制阶段）评见“三校教材”。P219 二、交联制、引发剂、阻聚剂 1、交联剂 SMC 常用的交联剂有苯乙烯，氯化苯乙烯，甲苯丙烯酸甲酯，乙烯基甲苯， 邻苯二甲酸二丙烯酯（DAP）等。 其中的甲苯乙烯，氯化苯乙烯可降低制品的脆性及树脂粘度；用 DHP 可提 高制品的耐热性。 2、引发剂 SMC 中引发剂应满足： 1 制得的 SMC 贮存期长，贮存稳定性好；②高温下不分解，达到某一 温度时，分解速度快；③交联效率高