各種復合材料成型工藝詳解！ zund G3 M-2500-功能性織品台中雷射雕刻－黃佩琪焦點新聞熱搜

復合材料成型工藝是復合材料工業的發展基礎和條件。隨著復合材料應用領域的拓寬，復合材料工業得到迅速發展，一些成型工藝日臻完善，新的成型方法不斷涌現，目前聚合物基復合材料的成型方法已有20多種，并成功地用于工業生產，如：

（1）手糊成型工藝--濕法鋪層成型法；

（2）噴射成型工藝；

（3）樹脂傳遞模塑成型技術（RTM技術）；

（4）袋壓法（壓力袋法）成型；

（5）真空袋壓成型；

（6）熱壓罐成型技術；

（7）液壓釜法成型技術；

（8）熱膨脹模塑法成型技術；

（9）夾層結構成型技術；

（10）模壓料生產工藝；

（11）ZMC模壓料注射技術；

（12）模壓成型工藝；

（13）層合板生產技術；

（14）卷制管成型技術；

（15）纖維纏繞制品成型技術；

（16）連續制板生產工藝；

（17）澆鑄成型技術；

（18）拉擠成型工藝；

（19）連續纏繞制管工藝；

（20）編織復合材料制造技術；

（21）熱塑性片狀模塑料制造技術及冷模沖壓成型工藝；（22）注射成型工藝；

（23）擠出成型工藝；

（24）離心澆鑄制管成型工藝；

（25）其它成型技術。

視所選用的樹脂基體材料的不同，上述方法分別適用于熱固性和熱塑性復合材料的生產，有些工藝兩者都適用。

復合材料制品成型工藝特點：與其它材料加工工藝相比，復合材料成型工藝具有如下特點：

（1）材料制造與制品成型同時完成一般情況下，復合材料的生產過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據制品的使用要求進行設計，因此在選擇材料、設計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結構形狀和外觀質量要求等。

（2）制品成型比較簡便一般熱固性復合材料的樹脂基體，成型前是流動液體，增強材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產復合材料制品，所需工序及設備要比其它材料簡單的多，對于某些制品僅需一套模具便能生產。

一、接觸低壓成型工藝

接觸低壓成型工藝的特點是以手工鋪放增強材料，浸清樹脂，或用簡單的工具輔助鋪放增強材料和樹脂。接觸低壓成型工藝的另一特點，是成型過程中不需要施加成型壓力（接觸成型），或者只施加較低成型壓力（接觸成型后施加0.01～0.7MPa壓力，大壓力不超過2.0MPa）。

接觸低壓成型工藝過程，是先將材料在陰模、陽模或對模上制成設計形狀，再通過加熱或常溫固化，脫模后再經過輔助加工而獲得制品。屬于這類成型工藝的有手糊成型、噴射成型、袋壓成型、樹脂傳遞模塑成型、熱壓罐成型和熱膨脹模塑成型（低壓成型）等。其中前兩種為接觸成型。

接觸低壓成型工藝中，手糊成型工藝是聚合物基復合材料生產中先發明的，適用范圍廣，其它方法都是手糊成型工藝的發展和改進。接觸成型工藝的大優點是設備簡單，適應性廣，投資少，見效快。根據近年來的統計，接觸低壓成型工藝在各國復合材料工業生產中，仍占有很大比例，如美國占35%，西歐占25%，日本占42%，占75%。這說明了接觸低壓成型工藝在復合材料工業生產中的重要性和不可替代性，它是一種永不衰落的工藝方法。但其大缺點是生產效率低、勞動強度大、產品重復性差等。

1、原材料

接觸低壓成型的原材料有增強材料、樹脂和輔助材料等。

（1）增強材料

接觸成型對增強材料的要求：①增強材料易于被樹脂浸透；②有足夠的形變性，能滿足制品復雜形狀的成型要求；③氣泡容易扣除；④能夠滿足制品使用條件的物理和化學性能要求；⑤價格合理（盡可能便宜），來源豐富。

用于接觸成型的增強材料有玻璃纖維及其織物，碳纖維及其織物，芳綸纖維及其織物等。

（2）基體材料

接觸低壓成型工藝對基體材料的要求：①在手糊條件下易浸透纖維增強材料，易排除氣泡，與纖維粘接力強；②在室溫條件下能凝膠，固化，而且要求收縮小，揮發物少；③粘度適宜：一般為0.2～0.5Pa·s，不能產生流膠現象；④無毒或低毒；⑤價格合理，來源有保證。

生產中常用的樹脂有：不飽和聚酯樹脂，環氧樹脂，有進也用酚醛樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂，聚酰亞胺樹脂等。

幾種接觸成型工藝對樹脂的性能要求：

成型方法對樹脂性能要求

膠衣制作

1、成型時不流淌，易消泡

2、色調均勻，不浮色

3、固化快，不產生皺紋，與鋪層樹脂粘接性好

手糊成型

1、浸漬性好，易浸透纖維，易排除氣泡

2、鋪敷后固化快，放熱少、收縮小

3、易揮發物少，制品表面不發粘

4、層間粘接性好

噴射成型

1、保證手糊成型的各項要求

2、觸變性恢復更早

3、溫度對樹脂粘度影響小

4、樹脂適用期要長，加入促進劑后，粘度不應增大袋壓成型

1、浸潤性好，易浸透纖維，易排出氣泡

2、固化快，固化放熱量要小

3、不易流膠，層間粘接力強

（3）輔助材料

接觸成型工藝中的輔助材料，主要是指填料和色料兩類，而固化劑、稀釋劑、增韌劑等，歸屬于樹脂基體體系。

2、模具及脫模劑

（1）模具

模具是各種接觸成型工藝中的主要設備。模具的好壞，直接影響產品的質量和成本，必須精心設計制造。

設計模具時，必須綜合考慮以下要求：①滿足產品設計的精度要求，模具尺寸精確、表面光滑；②要有足夠的強度和剛度；③脫模方便；④有足夠的熱穩定性；⑤重量輕、材料來源充分及造價低。

模具構造接觸成型模具分為：陰模、陽模和對模三種，不論是哪種模具，都可以根據尺寸大小，成型要求，設計成整體或拼裝模。

模具材料造反模具材料時，應滿足以下要求：

①能夠滿足制品的尺寸精度，外觀質量及使用壽命要求；②模具材料要有足夠的強度和剛度，保證模具在使用過程中不易變形和損壞；③不受樹脂侵蝕，不影響樹脂固化；

④耐熱性好，制品固化和加熱固化時，模具不變形；⑤容易制造，容易脫模；

⑥晝減輕模具重量，方便生產；

⑦價格便宜，材料容易獲得。能用作手糊成型模具的材料有：木材，金屬，石膏，水泥，低熔點金屬，硬質泡沫塑料及玻璃鋼等。

脫模劑基本要求：

1.不腐蝕模具，不影響樹脂固化，對樹脂粘接力小于0.01MPa；②成膜時間短，厚度均勻，表面光滑；

③使用安全，無毒害作用；

④耐熱、能以受加熱固化的溫度作用；

⑤操作方便，價格便宜。

接觸成型工藝的脫模劑主要有薄膜型脫模劑、液體脫模劑和油膏、蠟類脫模劑。

手糊成型工藝

手糊成型的工藝流程如下：

（1）生產準備

場地手糊成型工作場地的大小，要根據產品大小和日產量決定，場地要求清潔、干燥、通風良好，空氣溫度應保持在15～35℃之間，后加工整修段，要設有抽風除塵和噴水裝置。

模具準備準備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。

樹脂膠液配制配制時，要注意兩個問題：①防止膠液中混入氣泡；②配膠量不能過多，每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。

增強材料準備增強材料的種類和規格按設計要求選擇。

（2）糊制與固化

鋪層糊制手工鋪層糊制分濕法和干法兩種：①干法鋪層用預浸布為原料，先將預學好料（布）按樣板裁剪成壞料，鋪層時加熱軟化，然后再一層一層地緊貼在模具上，并注意排除層間氣泡，使密實。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。②濕法鋪層直接在模具上將增強材料浸膠，一層一層地緊貼在模具上，扣除氣泡，使之密實。一般手糊工藝多用此法鋪層。濕法鋪層又分為膠衣層糊制和結構層糊制。

手糊工具手糊工具對保證產品質量影響很大。有羊毛輥、豬鬃輥、螺旋輥及電鋸、電鉆、打磨拋光機等。

固化制品固化分硬化和熟化兩個階段：從凝膠到三角化一般要24h，此時固化度達50%～70%（巴柯爾硬性度為15），可以脫模，脫后在自然環境條件下固化1～2周才能使制品具有力學強度，稱熟化，其固化度達85%以上。加熱可促進熟化過程，對聚酯玻璃鋼，80℃加熱3h，對環氧玻璃鋼，后固化溫度可控制在150℃以內。加熱固化方法很多，中小型制品可在固化爐內加熱固化，大型制品可采用模內加熱或紅外線加熱。

（3）脫模和修整

脫模脫模要保證制品不受損傷。脫模方法有如下幾種：①頂出脫模在模具上預埋頂出裝置，脫模時轉動螺桿，將制品頂出。②壓力脫模模具上留有壓縮空氣或水入口，脫模時將壓縮空氣或水（0.2MPa）壓入模具和制品之間，同時用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。③大型制品（如船）脫模可借助千斤頂、吊車和硬木楔等工具。④復雜制品可采用手工脫模方法先在模具上糊制二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上繼續糊制到設計厚度，固化后很容易從模具上脫下來。

修整修整分兩種：一種是尺寸修整，另一種缺陷修補。①尺寸修整成型后的制品，按設計尺寸切去超出多余部分；②缺陷修補包括穿孔修補，氣泡、裂縫修補，破孔補強等。

噴射成型技術

噴射成型技術是手糊成型的改進，半機械化程度。噴射成型技術在復合材料成型工藝中所占比例較大，如美國占9.1%，西歐占11.3%，日本占21%。目前國內用的噴射成型機主要是從美國進口。

(1)噴射成型工藝原理及優缺點

噴射成型工藝是將混有引發劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側噴出，同時將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。

噴射成型的優點：①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；②生產效率比手糊的高2～4倍；③產品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；④可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；⑤產品尺寸、形狀不受限制。其缺點為：①樹脂含量高，制品強度低；②產品只能做到單面光滑；③污染環境，有害工人健康。

噴射成型效率達15kg/min，故適合于大型船體制造。已廣泛用于加工浴盆、機器外罩、整體衛生間，汽車車身構件及大型浮雕制品等。

（2）生產準備

場地噴射成型場地除滿足手糊工藝要求外，要特別注意環境排風。根據產品尺寸大小，操作間可建成密閉式，以節省能源。

材料準備原材料主要是樹脂（主要用不飽和聚酯樹脂）和無捻玻纖粗紗。

模具準備準備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。

噴射成型設備噴射成型機分壓力罐式和泵供式兩種：①泵式供膠噴射成型機，是將樹脂引發劑和促進劑分別由泵輸送到靜態混合器中，充分混合后再由噴槍噴出，稱為槍內混合型。其組成部分為氣動控制系統、樹脂泵、助劑泵、混合器、噴槍、纖維切割噴射器等。樹脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接，調節助劑泵在搖臂上的位置，可保證配料比例。在空壓機作用下，樹脂和助劑在混合器內均勻混合，經噴槍形成霧滴，與切斷的纖維連續地噴射到模具表面。這種噴射機只有一個膠液噴槍，結構簡單，重量輕，引發劑浪費少，但因系內混合，使完后要立即清洗，以防止噴射堵塞。②壓力罐式供膠噴射機是將樹脂膠液分別裝在壓力罐中，靠進入罐中的氣體壓力，使膠液進入噴槍連續噴出。安是由兩個樹脂罐、管道、閥門、噴槍、纖維切割噴射器、小車及支架組成。工作時，接通壓縮空氣氣源，使壓縮空氣經過氣水分離器進入樹脂罐、玻纖切割器和噴槍，使樹脂和玻璃纖維連續不斷的由噴槍噴出，樹脂霧化，玻纖分散，混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機是樹脂在噴槍外混合，故不易堵塞噴槍嘴。

（3）噴射成型工藝控制

噴射工藝參數選擇：①樹脂含量噴射成型的制品中，樹脂含量控制在60%左右。②噴霧壓力當樹脂粘度為0.2Pa·s，樹脂罐壓力為0.05～0.15MPa時，霧化壓力為0.3～0.55MPa，方能保證組分混合均勻。③噴槍夾角不同夾角噴出來的樹脂混合交距不同，一般選用20°夾角，噴槍與模具的距離為350～400mm。改變距離，要高速噴槍夾角，保證各組分在靠近模具表面處交集混合，防止膠液飛失。

噴射成型應注意事項：①環境溫度應控制在（25±5）℃，過高，易引起噴槍堵塞；過低，混合不均勻，固化慢；②噴射機系統內不允許有水分存在，否則會影響產品質量；③成型前，模具上先噴一層樹脂，然后再噴樹脂纖維混合層；④噴射成型前，先調整氣壓，控制樹脂和玻纖含量；⑤噴槍要均勻移動，防止漏噴，不能走弧線，兩行之間的重疊富庶小于1/3，要保證覆蓋均勻和厚度均勻；⑥噴完一層后，立即用輥輪壓實，要注意棱角和凹凸表面，保證每層壓平，排出氣泡，防止帶起纖維造成毛刺；⑦每層噴完后，要進行檢查，合格后再噴下一層；⑧后一層要噴薄些，使表面光滑；⑨噴射機用完后要立即清洗，防止樹脂固化，損壞設備。

樹脂傳遞模塑成型

樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM（Resin Transfer Molding）。RTM起始于50年代，是手糊成型工藝改進的一種閉模成型技術，可以生產出兩面光的制品。在國外屬于這一工藝范疇的還有樹脂注射工藝（Resin Injection）和壓力注射工藝(Pressure Infection)。

RTM的基本原理是將玻璃纖維增強材料鋪放到閉模的模腔內，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型制品。

從上前的研究水平來看，RTM技術的研究發展方向將包括微機控制注射機組，增強材料預成型技術，低成本模具，快速樹脂固化體系，工藝穩定性和適應性等。

RTM成型技術的特點：①可以制造兩面光的制品；②成型效率高，適合于中等規模的玻璃鋼產品生產（20000件/年以內）；③RTM為閉模操作，不污染環境，不損害工人健康；④增強材料可以任意方向鋪放，容易實現按制品受力狀況例題鋪放增強材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建廠投資少，上馬快。

RTM技術適用范圍很廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛生、航空航天等工業領域。已開發的產品有：汽車殼體及部件、娛樂車構件、螺旋漿、8.5m長的風力發電機葉片、天線罩、機器罩、浴盆、沐浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。

（1）RTM工藝及設備

成型工藝 RTM全部生產過程分11道工序，各工序的操作人員及工具、設備位置固定，模具由小車運送，依次經過每一道工序，實現流水作業。模具在流水線上的循環時間，基本上反映了制品的生產周期，小型制品一般只需十幾分鐘，大型制品的生產周期可以控制在1h以內完成。

成型設備 RTM成型設備主要是樹脂壓注機和模具。

①樹脂村注機樹脂壓注機由樹脂泵、注射槍組成。樹脂泵是一組活塞式往復泵，上端是一個空氣動力泵。當壓縮空氣驅動空氣泵活塞上下運動時，樹脂泵將桶中樹脂經過流量控制器、過濾器定量地抽入樹脂貯存器，側向杠桿使催化劑泵運動，將催化劑定量地抽至貯存器。壓縮空氣充入兩個貯存器，產生與泵壓力相反的緩沖力，保證樹脂和催化劑能穩定的流向注射槍頭。注射槍口后有一個靜態紊流混合器，可使樹脂和催化劑在無氣狀態下混合均勻，然后經槍口注入模具，混合器后面設計有清洗劑入口，它與一個有0.28MPa壓力的溶劑罐相聯，當機器使用完后，打開開關，溶劑自動噴出，將注射槍清洗干凈。

②模具 RTM模具分玻璃鋼模、玻璃鋼表面鍍金屬模和金屬模3種。玻璃鋼模具容易制造，價格較低，聚酯玻璃鋼模具可使用2000次，環氧玻璃鋼模具可使用4000次。表面鍍金屬的玻璃鋼模具可使用10000次以上。金屬模具在RTM工藝中很少使用，一般來講，RTM的模具費僅為SMC的2%～16%。

（2）RTM原材料

RTM用的原材料有樹脂體系、增強材料和填料。

樹脂體系 RTM工藝用的樹脂主要是不飽和聚酯樹脂。

增強材料一般RTM的增強材料主要是玻璃纖維，其含量為25%～45%（重量比）；常用的增強材料有玻璃纖維連續氈、復合氈及方格布。

填料填料對RTM工藝很重要，它不僅能降低成本，改善性能，而且能在樹脂固化放熱階段吸收熱量。常用的填料有氫氧化鋁、玻璃微珠、碳酸鈣、云母等。其用量為20%～40%。

袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法成型

袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法統稱為低壓成型工藝。其成型過程是用手工鋪疊方式，將增強材料和樹脂（含預浸材料）按設計方向和順序逐層鋪放到模具上，達到規定厚度后，經加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。四種方法與手糊成型工藝的區別僅在于加壓固化這道工序。因此，它們只是手糊成型工藝的改進，是為了提高制品的密實度和層間粘接強度。

以高強度玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維和環氧樹脂為原材料，用低壓成型方法制造的高性能復合材料制品，已廣泛用于飛機、導彈、衛星和航天飛機。如飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼、隔板、壁板及隱形飛機等。

（1）袋壓法

袋壓成型是將手糊成型的未固化制品，通過橡膠袋或其它彈性材料向其施加氣體或液體壓力，使制品在壓力下密實，固化。

袋壓成型法的優點是：①產品兩面光滑；②能適應聚酯、環氧和酚醛樹脂；③產品重量比手糊高。

袋壓成型分壓力袋法和真空袋法2種：①壓力袋法壓力袋法是將手糊成型未固化的制品放入一橡膠袋，固定好蓋板，然后通入壓縮空氣或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在熱壓條件下固化。②真空袋法此法是將手糊成型未固化的制品，加蓋一層橡膠膜，制品處于橡膠膜和模具之間，密封周邊，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的氣泡和揮發物排除。真空袋成型法由于真空壓力較小，故此法僅用于聚酯和環氧復合材料制品的濕法成型。

（2）熱壓釜和液壓釜法

熱壓釜和液壓釜法都是在金屬容器內，通過壓縮氣體或液體對未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化成型的一種工藝。

熱壓釜法熱壓釜是一個臥式金屬壓力容器，未固化的手糊制品，加上密封膠袋，抽真空，然后連同模具用小車推進熱壓釜內，通入蒸汽（壓力為1.5～2.5MPa），并抽真空，對制品加壓、加熱，排出氣泡，使其在熱壓條件下固化。它綜合了壓力袋法和真空袋法的優點，生產周期短，產品質量高。熱壓釜法能夠生產尺寸較大、形狀復雜的高質量、高性能復合材料制品。產品尺寸受熱壓釜限制，目前國內大的熱壓釜直徑為2.5m，長18m，已開發應用的產品有機翼、尾翼、衛星天線反射器，導彈再入體、機載夾層結構雷達罩等。此法的大缺點是設備投資大，重量大，結構復雜，費用高等。

液壓釜法液壓釜是一個密閉的壓力容器，體積比熱壓釜小，直立放置，生產時通入壓力熱水，對未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化。液壓釜的壓力可達到2MPa或更高，溫度為80～100℃。用油載體、熱度可達200℃。此法生產的產品密實，周期短，液壓釜法的缺點是設備投資較大。

（3）熱膨脹模塑法

熱膨脹模塑法是用于生產空腹、薄壁高性能復合材料制品的一種工藝。其工作原理是采用不同膨脹系數的模具材料，利用其受熱體積膨脹不同產生的擠壓力，對制品施工壓力。熱膨脹模塑法的陽模是膨脹系數大的硅橡膠，陰模是膨脹系數小的金屬材料，手糊未固化的制品放在陽模和陰模之間。加熱時由于陽、陰模的膨脹系數不同，產生巨大的變形差異，使制品在熱壓下固化。

二、夾層結構制造技術

夾層結構一般是由三層材料制成的復合材料。夾層復合材料的上下面層是高強度、高模量材料，中間層是較厚的輕質材料，玻璃鋼夾層結構實際上是復合材料與其它輕質材料的再復合。采用夾層結構方式是為了提高材料的有效利用率和減輕結構重量，以梁板構件為例，在使用過程中，一要滿足強度要求，二要滿足剛度的需要，玻璃鋼材料的特點是強度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿足強度要求時，撓度往往很大，如果按允許撓度進行設計，則強度大大超過，造成浪費。只有采用夾層結構形式進行設計，才能合理的解決這一矛盾。這也是夾層結構得以發展的主要原因。

由于玻璃鋼夾層結構的強度高，重量輕，剛度大，耐腐蝕，電絕緣及透微波等，目前已廣泛用于航空工業和宇航工業的飛機、導彈、飛船及樣板、屋面板，能大幅度的減輕建筑物的重量和改善使用功能。透明玻璃鋼夾層結構板，已廣泛用于寒冷地區的工業廠房、大型公用建筑及溫室的采光屋頂。在造船和交通領域，玻璃鋼夾層結構廣泛用于玻璃鋼潛艇、掃雷艇、游艇中的許多構件。我國設計制造的玻璃鋼過街人行橋、公路橋、汽車和火車保溫泠藏車等，均采用了玻璃鋼夾層結構，滿足了重量輕、強度高、剛度大、隔熱、保溫等多性能要求。在要求透微波的雷過罩中，玻璃鋼夾層結構已成為其它材料不能與之相比的專用材料。

1、玻璃鋼夾層結構的種類與特點

根據夾層結構所用的芯材種類和形式不同，玻璃鋼夾層結構分為：泡沫夾層結構，蜂窩夾層結構，梯形板夾層結構，矩形夾層結構和圓形夾層結構。

（1）泡沫塑料夾層結構泡沫塑料夾層結構是采用玻璃鋼薄板作蒙皮（面板），泡沫塑料做夾芯層，泡沫塑料夾層結構的大特點是蒙皮和泡沫塑料夾芯層粘接牢固、受力不大和保溫隔熱性能要求高的部件，如飛機尾翼、保溫通風管道及樣板等。

（2）蜂窩夾層結構蜂窩夾層結構是采用玻璃鋼薄板作蒙皮，蜂窩材料（玻璃布蜂窩、紙蜂窩或其它棉布及鋁蜂窩等）做夾芯層。蜂窩夾層結構的重量輕，強度高，剛度大，多用作結構尺寸大、強度要求高的結構件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結構、雷達罩、反射面、冷藏車地板及箱體結構等。

（3）梯形和矩形帶頭作用層結構這種帶頭作用層結構的面板（蒙皮）為玻璃鋼薄板，夾芯層是玻璃鋼梯形板或矩形板。這種夾層結構方向性強，僅適用于做高強平板，不宜用于彎曲形狀的制品。

（4）圓環形夾層結構它是用玻璃鋼薄板作蒙皮，用玻璃鋼圓環做夾芯層。這種夾層結構的特點是芯材耗量少，強度比較高，平板受力無方向性，適宜做采光用的透明玻璃鋼夾層結構板材，具有遮擋少、透光率高的特點。

蜂窩夾層結構制造技術

（1）蜂窩種類蜂窩的強度與選用原材料和蜂窩幾何形狀有關，根據平面投影幾何形狀，蜂窩夾芯材料可分為六邊形、菱形、矩形、正弦曲線形和有加強帶六邊形等。在這些蜂窩夾芯材料中，以加強帶六邊形強度高，正方形蜂窩次之。由于正六邊形蜂窩制造簡單，用料省，強度也較高，故應用廣。

（2）原材料夾層結構的蒙皮和夾芯材料種類很多，如果用鋁、鈦合金做蒙皮和芯材，則稱為金屬夾層結構；用玻璃鋼薄板，木質膠合板和無機復合材料板做蒙皮，用玻璃鋼蜂窩、紙蜂窩及泡沫塑料做夾芯材料，則稱為非金屬材料夾層結構。目前，以玻璃鋼薄板做蒙皮、玻璃鋼蜂窩和泡沫塑料做芯材的夾層結構應用廣。①玻璃纖維布（增強材料）生產玻璃鋼夾層結構的玻璃布分為面層布和蜂窩布兩種：面層布是經過增強處理的中堿和無堿平紋布，其厚度一般為0.1～0.2mm。為加強蒙皮和蜂窩之間的粘度強度，常在兩者之間加一層短切玻璃纖維氈。選用含蠟玻璃布做蜂窩材料，可以防止樹脂浸透到玻璃布背面，減少蜂窩塊層間的粘接，有利于蜂窩成孔拉伸。②紙生產蜂窩夾層結構的紙，要求有良好的樹脂浸潤性和足夠的拉伸強度。③粘接劑（樹脂）制造蜂窩夾層結構用的樹脂分蒙皮用樹脂、蜂窩用樹脂和蜂窩與蒙皮粘接用樹脂。根據夾層結構的使用條件，可分別選用環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂及鄰苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窩膠條時，通常采用環氧樹脂、改性酚醛樹脂、聚醋酸乙烯酯膠和聚乙烯醇縮丁醛膠等。在這些膠粘劑中，環氧樹脂粘接強度高，改性酚醛樹脂價格低，故應用較多。聚醋酸乙烯酯膠無毒，價格便宜，可以室溫固化，但用此膠制造的蜂條，不能浸聚酯膠膠液，因為聚酯樹脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯，使蜂條開膠、破壞。

（3）蜂窩夾芯制造生產玻璃布夾芯材料時，主要彩膠接拉伸法。其工藝過程是先在制造蜂窩芯材的玻璃布上涂膠條，然后重疊粘接成蜂窩疊塊，固化后按需要蜂窩高度切成蜂窩條，經拉伸預成型，后浸膠，固化定型成蜂窩芯材。制造蜂窩夾芯疊塊的膠條上膠法，可以采用手械涂膠，也可以使用機械化涂膠。

（4）蜂窩夾層結構制造玻璃布蜂窩夾層結構制造技術分濕法和干法兩種。①干法成型此法是先將蜂窩夾芯和面板作好，然后再將它們粘接成夾層結構。為了保證芯材和面板牢固粘接，常在面板上鋪一層薄氈（浸過膠），鋪上蜂窩，加熱加壓，使之固化成一體。這種方法制造的夾層結構，蜂芯和面板的粘接強度可提高到3MPa以上。干法成型的優點主要是產品表面光滑，平整，生產過程中每道工序都能及時檢查，產品質量容易保證，缺點是生產周期長。②濕法成型此法是面板和蜂窩夾芯均處于未固化狀態，在模具上一次膠接成型。生產時，先在模具上制好上、下面板，然后將蜂窩條浸膠拉開，放到上、下面板之間，加壓（0.01～0.08MPa）、固化，脫模后修整成產品。濕法成型的優點是蜂窩和面板間粘接強度高，生產周期短，適合于球面、殼體等異形結構產品生產。其缺點是產品表面質量差，生產過程較難控制。

泡沫塑料夾層結構制造技術

（1）原材料泡沫塑料夾層結構用的原材料分為面板（蒙皮）材料、夾芯材料和粘接劑。

①面板材料主要是用玻璃布和樹脂制成的薄板，與蜂窩夾層結構面板用的材料相同。

②粘接劑面板和夾芯材料的粘接劑，主要取決于泡沫塑料種類，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不飽和聚酯樹脂粘接。

③泡沫夾芯材料泡沫塑料的種類很多，其分類方法有兩種：一種是按樹脂基體分，可分為：聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，酚醛，環氧及不飽和聚酯等熱固性泡沫塑料等。另一種是近硬度分，可分為硬質、半硬質和軟質三種。用泡沫塑料芯材生產夾層結構的大優點是防寒、絕熱，隔音性能好，質量輕，與蒙面粘接面大，能均勻傳遞荷載，抗沖擊性能好等。

（2）泡沫塑料制造技術生產泡沫塑料的發泡方法較多，有機械發泡法、惰性氣體混溶減壓發泡法、低沸點液體蒸發發泡法、發泡劑分解放氣發泡法和原料組分相互反應放氣發泡法等。①機械發泡法利用強烈機械攪拌，將氣體混入到聚合物溶液、乳液或懸浮液中，形成泡沫體，然后經固化而獲得泡沫塑料。②惰性氣體混溶減壓發泡法利用惰性氣體（如氮氣、二氧化碳等）無色、無臭、難與其它化學元素化合的原理，在高壓下壓入聚合物中，經升溫、減壓、使氣體膨脹發泡。]14;低沸點液體蒸發發泡法將低沸點液體壓入聚合物中，然后加熱聚合物，當聚合物軟化、液體達到沸點時，借助液體氣化產生的蒸氣壓力，使聚合物發泡成泡沫體。④化學發泡劑發泡法借助發泡劑在熱作用下分解產生的氣體，使聚合物體積膨脹，形成泡沫塑料。⑤原料化學反應發泡法此法是利用能發泡的原料組分，相互反應放出二氧化碳或氮氣等使聚合物膨脹發泡成泡沫體。

（3）泡沫塑料夾層結構制造泡沫塑料夾層結構的制造方法有：預制粘接法、現場澆注成型法和連續機械成型法三種。①預制粘接法將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預制成型法的優點是能適用各種泡沫塑料，工藝簡單，不需要復雜機械設備等。其缺點是生產效率低，質量不易保證。②整體澆注成型法先預制好夾層結構的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內，經過發泡成型和固化處理，使泡沫漲滿腔體，并和殼體粘接成一個整體結構。③連續成型法適用于生產泡沫塑料夾層結構板材。

三、模壓成型工藝

模壓成型工藝是復合材料生產中古老而又富有無限活力的一種成型方法。它是將一定量的預混料或預浸料加入金屬對模內，經加熱、加壓固化成型的方法。

模壓成型工藝的主要優點：

①生產效率高，便于實現專業化和自動化生產；②產品尺寸精度高，重復性好；③表面光潔，無需二次修飾；④能一次成型結構復雜的制品；⑤因為批量生產，價格相對低廉。

模壓成型的不足之處在于模具制造復雜，投資較大，加上受壓機限制，適合于批量生產中小型復合材料制品。隨著金屬加工技術、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進和發展，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發展，目前已能生產大型汽車部件、浴盆、整體衛生間組件等。

模壓成型工藝按增強材料物態和模壓料品種可分為如下幾種：①纖維料模壓法是將經預混或預浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內，在一定的溫度和壓力下成型復合材料制品的方法。該方法簡便易行，用途廣泛。根據具體操作上的不同，有預混料模壓和預浸料模壓法。②碎布料模壓法將浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，如麻布、有機纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫加壓成型復合材料制品。③織物模壓法將預先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹脂膠液，然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復合材料制品。④層壓模壓法將預浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經加溫或加壓成型復合材料制品。⑤纏繞模壓法將預浸過樹脂膠液的連續纖維或布（帶），通過專用纏繞機提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進行加溫加壓成型復合材料制品。⑥片狀塑料（SMC）模壓法將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品。⑦預成型坯料模壓法先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預成型坯料，將其放入金屬模具中，然后向模具中注入配制好的粘結劑（樹脂混合物），在一定的溫度和壓力下成型。

模壓料的品種有很多，可以是預浸物料、預混物料，也可以是坯料。當前所用的模壓料品種主要有：預浸膠布、纖維預混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。

1、原材料

（1）合成樹脂復合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹脂具有：①對增強材料有良好的浸潤性能，以便在合成樹脂和增強材料界面上形成良好的粘結；②有適當的粘度和良好的流動性，在壓制條件下能夠和增強材料一道均勻地充滿整個模腔；③在壓制條件下具有適宜的固化速度，并且固化過程中不產生副產物或副產物少，體積收縮率小；④能夠滿足模壓制品特定的性能要求。按以上的選材要求，常用的合成樹脂有：不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂、聚丁二烯樹脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等。為使模壓制品達到特定的性能指標，在選定樹脂品種和牌號后，還應選擇相應的輔助材料、填料和顏料。

（2）增強材料模壓料中常用的增強材料主要有玻璃纖維開刀絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連續玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等，也有少量特種制品選用石棉氈、石棉織物（布）和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維（如芳綸纖維、尼龍纖維等）和天然纖維（如亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等）等品種。有時也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強材料。

（3）輔助材料一般包括固化劑（引發劑）、促進劑、稀釋劑、表面處理劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑（顏料）和填料等輔助材料。

2、模壓料的制備

以玻璃纖維（或玻璃布）浸漬樹脂制成的模壓料為例，其生產工藝可分為預混法和預浸法兩種。

（1）預混法先將玻璃纖維切割成30～50mm的短切纖維，經蓬松后在捏合機中與樹脂膠液充分捏合至樹脂完全浸潤玻璃纖維，再經烘干（晾干）至適當粘度即可。其特點是纖維松散無定向，生產量大，用此法生產的模壓料比容大，流動性好，但在制備過程中纖維強度損失較大。

（2）預浸法纖維預浸法是將整束連續玻璃纖維（或布）經過浸膠、烘干、切短而成。其特點是纖維成束狀，比較緊密，制備模壓料的過程中纖維強度損失較小，但模壓料的流動性及料束之間的相容性稍差。

SMC、BMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生產技術

片狀模壓料（Sheet Molding Compound, SMC）是由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料，屬于預浸氈料范圍。是目前國際上應用廣泛的成型材料之一。

SMC是用不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發劑、交聯劑、低收縮添加劑、填料、內脫模劑和著色劑等混合成樹脂糊浸漬短切纖維粗紗或玻璃纖維氈，并在兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來形成的片狀模壓料。SMC作為一種發展迅猛的新型模壓料，具有許多特點：①重現性好，不受操作者和外界條件的影響；②操作處理方便；③操作環境清潔、衛生，改善了勞動條件；④流動性好，可成型異形制品；⑤模壓工藝對溫度和壓力要求不高，可變范圍大，可大幅度降低設備和模具費用；⑥纖維長度40～50mm，質量均勻性好，適宜于壓制截面變化不大的大型薄壁制品；⑦所得制品表面光潔度高，采用低收縮添加劑后，表面質量更為理想；⑧生產效率高，成型周期短，易于實現全自動機械化操作，生產成本相對較低。

SMC作為一種新型材料，根據具體用途和要求的不同又發展出一系列新品種，如BMC、TMC、HNC、XMC等。①團狀模壓料（Bulk Molding Compound, BMC）其組成與SMC極為相似，是一種改進型的預混團狀模壓料，可用于模壓和擠出成型。兩者的區別僅在于材料形態和制作工藝上。BMC中纖維含量較低，纖維長度較短，約6～18mm，填料含料較大，因而BMC制品的強度比SMC制品的強度低，BMC比較適合于壓制小型制品，而SMC適合于大型薄壁制品。②厚片狀模壓料（Thick Molding Compound, TMC）其組成和制作與SMC相似，厚達50mm。由于TMC厚度大，玻璃纖維能隨機分布，改善了樹脂對玻璃纖維的浸潤性。此外，該材料還可以采用注射和傳遞成型。③高強度模壓料（Hight Molding Compound, HMC）和高強度片狀模壓料XMC主要用于制造汽車部件。HMC中不加或少加填料，采用短切玻璃纖維，纖維含量為65%左右，玻璃纖維定向分布，具有極好的流動性和成型表面，其制品強度約是SMC制品強度的3倍。XMC用定向連續纖維，纖維含量達70%～80%，不含填料。④ZMC ZMC是一種模塑成型技術，ZMC三個字母并無實際含義，而是包含模塑料、注射模塑機械和模具三種含義。ZMC制品既保持了較高的強度指標，又具有優良的外觀和很高的生產效率，綜合了SMC和BMC的優點，獲得了較快的發展。

1、 SMC的原材料

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