复合材料成型工艺与特点(5)

（二）模压成型工艺 1.模压成型的基本原理

热固性塑料在模压成型加工中所表现的流变行为，要比热塑性塑料复杂得多，在整个模压过程中始终伴随着化学反应，加热初期物料呈现低分子粘流态，流动性尚好，随着官能团的相互反应，部分发生交联，物料流动性逐步变小，并产生一定程度的弹性，使物料呈胶凝态，再继续加热使分子交联反应更趋完善，交联度增大，物料由胶凝态变为玻璃态，树脂体内呈体型结构，成型即告结束。

从工艺角度看,上述过程可分为三个阶段：流动阶段、胶凝阶段、固化阶段。 2.模压成型的控制因素

模压成型的控制因素，俗称“三要素”，即温度、压力和时间 （1）模压压力

压力的作用：使塑料在模腔内流动；增加原料的密实性；克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物和塑料中其它挥发物所产生的压力，避免出现肿胀，脱层等缺陷；使模具紧密闭合，从而使制品具有固定的尺寸，形状和最小毛边；防止制品在冷却时发生变形。

影响因素：

1）物料流动性越小，固化速度赶快，物料的压缩率越大时，所需模具压力越大。 2）制品复杂，压力越大。

（2）模压温度 作用：使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。

调节和控制模温的原则：保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期，一般模压温度越高，模塑周期越短。对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热，而内部得不到应有的固化。模温与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流动性好，模压温度可比不预热的高些。其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特征等，应确保各部位物料的温度均匀。

（3）模压时间

模压时间是指熔融体充满型腔到固化定型所需时间，一般提高模温，可缩短模压时间。模具温度不变，壁厚增加，时间延长。另外还受预热、固化速率、制品壁厚等因素影响。

通常，模压压力、温度和时间三者并不是独立的，实际生产中一般是凭经验确定三个参数中的一个，再由试验调整其它两个，若效果不好，再对已确定的参数进行。

2.模压成型工艺过程 （1）预压

将松散的原料预先用冷压法（模具不加热）压成形状规整，质量一定的密实体的过程 1）预压的作用

a.防止加料量不均匀和避免溢料产生，实现准确、简便和高效加料。

b.有效降低料粒间的空气含量，提高物料的导热效率，缩短预热和固化时间，从而提高生产效率。

c.通过预压使模塑料成为坯件形状，可有效地减少物料体积，提高制品质量，也可使加料室深度降低。从而降低模具重量。

d.通过预压可以使物料成为与制品形状类似的料坯，再进一步加工可以使凹凸不平的表面易于成型，特别是带有嵌件的制品，经预压后，其受压可更加均匀，这样有利于成型形状复杂或带有嵌件的制品。

e.可有效改善物料的压缩率，经预压后，物料的压缩率可由原来的2.8-3.1降至1.25-1.4，这样，物料受热会更均匀，对于提高物料流动性改进粘度很有帮助。

f.由于粉状模塑料在加料时会飞扬，容易污染环境，经预压后就会消除这一问题。 g.可有效地提高预热温度和缩短固化时间。由于模塑料和预浸料在高温加热时会发生烧焦或粘附在支承物上，而预压过的坯料就不会发生此类现象，如酚醛模塑料预热温度不能超过（100-120）℃，而预压坯料却可在（170-780）℃下高温预热。

h.可将模塑料和预浸料预压成型为圆柱形、长方形、扁球形和类似于制品的形状等。 2）压缩粉的性能对预压的影响 ①水分及挥发分

②颗粒大小，最好是大小相间

③倾倒性（120g压缩粉通过管径为10mm，锥角为60度的标准 漏斗时间来衡量，一般取25～30s）

④压缩率在3.0左右 ⑤润滑剂用量要适当 ⑥温度，一般为室温

⑦压力,以预压物的密度达到制品密度的80％为适宜。约40～200MPa 3）设备和操作压模，上下阳模和阴模组成

预压机，偏心式（尺寸较大的预压物，但效率不高）旋转式（尺寸小的预压物，效率高）液压式（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑） （2）预热

为了改善物料的成型性能及除去多余的水分和挥发分，对预压物进行加热处理 1）作用 ①缩短成型周期 ②提高制品的力学性能 ③提高塑料流动性 ④降低模压压力 2)预热工艺温度范围

酚醛塑料：分低温和高温两种，低温为80～120℃，高温为160～200℃； 脲甲醛塑料：最高不超过85℃； 三聚氰胺甲醛塑料：105～120℃； 脲－三聚氰胺甲醛塑料：80～100℃

聚酯塑料：只有增强塑料才预热，预热温度为55～60℃。 3）预热方法 热板加热

烘箱加热（料层不要超过2.5cm，加热均匀） 红外线加热

高频加热（不宜加热水分含量大的物料和非极性物料） （3）模压成型工艺步骤

模压成型工艺过程包括：放置嵌件、加料、闭模、排气、保压固化、脱模、清理模具等（见图1）

图1模压成型工艺过程示意图

1）放置嵌件

①埋入塑料的部分要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等以保证连接牢靠 ②安放时要正确平稳

③嵌件材料收缩率要尽量与塑料相近

2）加料 加料方法：重量法，容量法，计数法。

3）闭模 阳模未触及物料前要快，触及物料后要放慢速度。

4）排气，闭模后需再将塑模松动少许时间，以便排出其中的气体。一般一到两次，20s/ 次

5）保压固化，热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型的目的

6）脱模，一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱，再行脱模

7）清理模具型腔，用钢刷或铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。

3.模压成型中易出现的问题与解决方法（见下表） 不正常现象 产生原因 １、压缩粉中的水分及挥发物含量过多 ２、模具温度过低或过高 制品表面起泡和内部鼓起 ３、成型压力过低 ４、保持温度时间过长或过短 ５、模具内有其它气体 ６、材料压缩率太大、含空气量过多 ７、加压不均匀 １、嵌件过多过大 ２、嵌件结构有问题 ３、卸模时操作不当 ４、模具顶出杆设计不合理及顶裂缝 出时用力不均 ５、制品各部百度相关太大 ６、材料水分含量过大 ７、成型温度不合理，冷却时间过长或突冷 １、塑料流动性过小 ２、加料少 制品欠压有缺料现象 ３、加压时物料溢出模具 ４、压力不足 ５、模具温度过高，以致存料过早固化 １、加料过长 ２、物料流动性太小 毛料（飞边）过厚 ３、模具设计不合理 ４、模具导柱孔被堵塞 ５、模具毛刺清理不净 制品尺寸不合格 １、材料不符合要求 ２、加料不准确 １、制品另行设计或改用收缩率小的物料 ２、嵌个要符合要求 ３、改进脱模操作方法 ４、改进顶出装置保证受力均匀 ５、改进制品设计 ６、材料进行预热预压头像流动性 ７、调整成型温度与冷却时间，避免突冷 １、改用流动性大的物料 ２、加大加料量 ３、增加压力 ４、调节压力 ５、加速闭模、降低成型温度 １、准确加料 ２、降低成型温度 ３、改进模具设计 ４、彻底清理模具，保证闭模严密 ５、仔细清模 １、改用合格材料 ２、调整加料量 １、将压塑粉干燥和预热 ２、调节好温度 ３、增加成型压力 ４、延长固化时间 ５、闭模时缓慢和加压模具 ６、物料先预热，改变加料方式 ７、改进加压装置 解决办法 ３、模具已坏或设计加工尺寸不准确

1.原材料

３、修理与更换模具 (1)合成树脂 复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：①对增强材料有良好的浸润性能，以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；②有适当的粘度和良好的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；③在压制条件下具有适宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；④能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。

(2)增强材料 模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物（布）和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。

(3)辅助材料 一般包括固化剂（引发剂）、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂（颜料）和填料等辅助材料。

2.模压料的制备

以玻璃纤维（或玻璃布）浸渍树脂制成的模压料为例，其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。

预混法 先将玻璃纤维切割成30～50mm的短切纤维，经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维，再经烘干（晾干）至适当粘度即可。其特点是纤维松散无定向，生产量大，用此法生产的模压料比容大，流动性好，但在制备过程中纤维强度损失较大。

(2)预浸法 纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维（或布）经过浸胶、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状，比较紧密，制备模压料的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相容性稍差。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库复合材料成型工艺与特点(5)在线全文阅读。