复合材料实训报告.docx

1、复合材料实训报告复合材料实训报告一、概述及复合材料结构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年玻璃纤维增强塑料 （ 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） 。作为复合材料中的一枝的玻璃纤维增强环氧树脂（GFEP具有力学强度高、成形收缩小、尺寸稳定性好和良好的耐化学腐蚀性能和电气绝缘性能等特点， 作为典型的纤维增强塑料 （ FRP

2、） 广泛应用于制造工业零部件和印刷电路板等产业 。 截止 2010 年 1 月底全国共有 61 家玻璃钢生产企业（其中包括四川省江南玻璃 钢有限公司 , 重庆市君豪玻璃钢有限责任公司 ）。为什么采用环氧树脂做基体？环氧树脂固化收缩率代低，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。纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介 目前在生产上经常采用的成型方法有 16 种：1、手糊成型湿法铺层成型 2、夹层结构成型（手糊法、机械法）3、模压成型4、层压成型5、缠绕成型6、拉挤成型7、注射成型8、

3、喷射成型9、真空袋压力成型10、压力袋成型11、 树脂注射和树脂传递 RTM模塑成型12、 卷制成型13、 真空辅助注射成型14、 离心浇铸成型15、 片状smc （团状bmC模塑成型16、 连续板材成型目前我国还是以手糊成型为主， 在树脂基复合材料中约占 80%。（一）、手糊成型（hand lay up）概要1定义：玻璃钢成型加工成型工艺，以手工方式或简单工具辅 助铺放增强材料浸渍树脂成型玻璃钢制品的一种工艺方法。2玻璃钢成型工艺：手糊为最基础的成型工艺，此外据我了解有 RTM模压、层压、SMC BMC拉挤、喷射等。 手糊成型工艺特点：1低压接触成型。人工成本低，手糊在我国所占的市场份额较发

4、达国家高。（2） 主要原材料： 树脂：a 不饱和聚酯树脂（ UP） 196# （通用牌号）191# 195#（透明制品）33# 34# （胶衣树脂，耐热） b 环氧树脂 E42 E44 616 618 c 乙烯基树脂 d 酚醛树脂由于对生产者身体伤害较大，一般不用于手糊。2增强材料： 玻璃纤维主要选用无碱及中碱玻纤， 高模及高强玻纤 也有选用。水泥基复合材料一般用高碱玻纤。织物形态：玻璃布、表面毡、针织毡、复合毡。3助剂：用量少，但有重要作用。a 固化剂：过氧化物，如过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰。b.促进剂：促进反应，如萘酸钻（环烷酸钻）、环己酮。例如不饱和聚酯与苯乙烯单体加入过氧化甲乙酮促使

5、反应发生， 使反应物由液态 变为固态。4添加剂：a.填料：降低成本，降低树脂固化收缩，改善树脂性能。b.触变剂：利用分子间粘合力。c.增稠剂：增加树脂粘度，利于固化。d.增韧剂：增加树脂韧性，降低脆性。e.抗紫外线添加剂f .低收缩添加剂：降低树脂收缩率。（3） 手糊成型玻璃钢过程： 总体过程：原材料准备、模具加工制作、产品成型、后处理 工艺条件：a.铺层b.根据树脂固化配方，控制凝胶时间。 最佳凝胶时间：成型操作后 30min 左右。 控制方法：调整固化剂、促进剂用量。c.对环境要求：温度15C，湿度w 75%d.后处理（后固化处理为主）：80士 5C,处理8小时。II 、参观手糊成型车间：

6、1.手糊车间： 模具制作： 打磨：在模具基本成型后，要对其表面进行打磨处理（阴模打磨内表面，则相应产品外表面光洁度高；阳模打磨外表面，则产品内表 面光洁度高）。一般采用人工打磨，用砂纸对表面进行处理。砂纸选 用顺序由粗到细，以逐步提高表面光洁度，如可用 200400600800目的顺序， 2000 目以上即可进行抛光处理。2表面毡：薄，约30 50g/mA2.3腻子：填料加固化剂组成。 手糊产品生产： 在模具表面涂脱模剂后涂刷树脂铺放玻璃布，再涂刷树脂浸渍玻璃 布，如此反复，直至需要厚度。固化后脱模，对产品进行机加工至所 需要求。学习及参观感受： 深入了解了手糊的工艺过程。 手糊成型生产效率低

7、， 劳动强度大， 成型周期长， 且树脂中有害成分挥发使操作间内气味较 大，对工人身体造成伤害。 但由于我国劳动力成本低，因此手糊成型 在我国复合材料制造中占有很大比重。 随着技术发展， 相信我国的复 合材料及相关产业会加大科技含量，改善目前状况。依次在模具表面上施加 脱模剂 、胶衣一层粘度为 0.3-0.4PaS 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， 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

8、 2、手糊成型工艺的优点：1） 、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。3、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；有些树脂有害健康3）、产品力学性能较低。4、手糊制品为什么要在表面覆盖聚酯薄膜？自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与 02的反应速度慢104倍, 一般聚酯树脂制品固化时，表面应覆盖聚酯薄膜。若不用薄膜覆盖， 也应使成型表面形成与空气隔离的物质如蜡类，否则自由基与周围 空气中的02、H20反应，耗去大部分自由基，造成表面

9、固化不完 全而发粘5、手糊成型易发生的缺陷及防止措施1 ）、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。2）、制品内气泡太多原因 1： 用量过多树脂 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3）、流胶树脂粘度太小，可加入23%的活性氧化硅。配料不均匀，

10、 充分搅拌 。 固化剂用量不足， 适当调整固化剂用量。二、复合材料的模压成型：1特点：操作方便，容易成型，通过改变原料配比改变产品性能。 成型性好，成型后不需后序加工。2. SMC片材成型原材料： 树脂：不饱和聚酯，苯乙烯稀释。若用于食品制品（如水箱） ，苯 乙烯含量要低，粘度要低（易于浸渍树脂） ，增稠快（不易粘手，易 于进行下一道工序），活性高（快速固化），耐高温（成型温度高） ， 耐水性好（易于增稠） ，储存稳定性好。 引发剂：模压成型过程中使树脂、苯乙烯聚合成型。 要求：储存性好；根据温度不同选择引发剂， 如手糊选用低温引发剂， 模压选择高温引发剂；模具中流动性好；反应性高（模压过程中

11、迅速 与树脂反应）。 填料：一般为粉末状，如 CaCO、3 Al（OH）3 、高岭土、玻璃珠等， 可降低产品成本。若用于阻燃，可选 Al（OH）3 （高温时生成水）；填 料若吸油值高，对树脂需求量大，且较稠，不易浸渍树脂；提高耐磨 性、导电性可加入较硬填料（硅粉）或金属粉末、导电剂（如铝粉） ； 若减轻重量，可加空心微珠；若要提高流动性，可加高龄土。 低收缩添加剂：防止制品收缩变形大、翘曲（树脂一般为热固性， 变形大，加入低收缩添加剂热塑性树脂，可使树脂变形小，且使制 品易着色，改善制品外观） 。 化学增稠剂：浸渍过程增稠慢，一般不起作用，当加热至3540C 时，需很快增稠至模压需要粘度，一般

12、选用 Ca Mg的氧化物、氢氧 化物。 内脱模剂：防止粘模，避免每次模压时涂外脱模剂。需低于模压温度熔化析至产品表面，一般选熔点 120130C（模压温度140 150C）的硬脂酸盐类（如硬脂酸锌）；若产品较厚，可选熔点 70 80 C（硬脂酸）。 着色剂：色浆，饱和聚酯树脂（防止凝固） 。颜料需耐高温，无 毒性，耐晒，着色力强。若不加，则制品显示填料颜色。若产品颜色不均，加入润饰剂（防花剂） ；部分颜料导电（如炭黑） ，在制作绝缘 产品时避免使用。 增强材料：主要为纤维，对树脂糊浸渍性好，切割性好。 阻聚剂：在使用黑色色浆时，需加入（黑色吸热，温度高，易自 聚），氢醌类。 降粘剂：润滑分散剂

13、。 根据对产品要求的不同，表面经过不同处理（喷漆前需打磨，否则表 面光滑易掉漆）。 模压过程：1加料：加在薄膜中间，给片材流动的空间，一般加料量二体积X 1.8 （片材大致比重，在1.62.0之间适当增减）。2成型时模具温度要求：取决于固化体系的情况（引发剂作用时温 度高低、产品薄厚） 。3成型压力：简单制品压力可适当减小，易充模，制品可达到要求； 复杂制品需较大压力充模。4保温时间（固化时间）：按固化体系、制品薄厚确定。一般薄制品 30 40s/mm。5后处理：磨边、打孔等，对不影响制品的缺陷（针眼、气孔）进 行修补。对气孔的处理：注射器注入树脂，固化后用细砂纸（ 8001200目） 打磨。

14、室温固化学习参观感受； 各种不同的成型工艺需要有不同的原料配制。 模压成 型温度高，成型周期短，但车间的溶剂挥发对工人身体造成伤害，可 从改善通风设备及研究无毒溶剂入手进行解决。拉挤车间通风较差， 不过味道相对较小，生产出的格栅（工字钢 +玻璃钢棒）强度比预想 的要强得多，可见复合材料强度不可小看。 但切割及钻孔时粉尘很大， 应研究湿法切割。总体来讲，设备自动化程度不算高，有改进空间。一周的复合材料实训很快就过去了。 实习时间虽然短暂， 学到的专业 知识和技能也是沧海一粟，但认真总结反思，收获也不少，主要内容 见实习过程。在这周中我们先做了环氧树脂加强玻璃纤维的复合材料板， 随后自己 制作模型

15、，本来是做个漏斗，但是因为锥形不好铺制玻璃纤维，同时 还得在锥形顶端开口而宣告失败。我们将这个作品改为了一个草帽， 实验结果还不错。通过这周的实训我觉得自己主要有两大心得体会。第一， 一个人要活到老、学到老。知识海洋无止境，创新风光无限。 实习期间给我们讲解的老师对自己的专业精通， 讲解流利且带 有幽默。 厂里的优秀员工是我们的榜样， 他们兢兢业业， 在工 作中善于发现问题并努力解决问题。 我们毕业生无论以后读研 深造还是走上工作岗位，都要谦虚好学，努力掌握专业技能， 不断追求进步！ 只有这样， 我们才能不断提高自己， 做一个有 为之人!第二，第二，学以致用、造福人民。我们学到的课本知识仅仅是理论知识，有时并不符合实际，需要实践来检验。通过两者的有效 结合，我们方能把学到的知识应用于实际生产应用。 在实习期间，每次走进大门时，“航空报国、强军富民”的八个大字引 入眼帘，震撼心灵。一个人如果紧紧为了自己的利益而努力， 很难有大作为。把造福人民作为自己内心最崇高的追求， 作为 自己不断前进的最根本动力。 今后两三年，我应该会在南京航空航天大学读研，目前在准备复试。读研也是提高自己本领 的途径，为以后走向工作打下良好的基础