層壓塑料和增強塑料的成型

1、第八章 層壓塑料和增強塑料的成型主講：林志丹層壓塑料和增強塑料的成型層壓塑料和增強塑料的成型 層壓成型系指用成疊的、浸有或涂有樹脂的片狀底材以層壓成型系指用成疊的、浸有或涂有樹脂的片狀底材以及塑料片在加熱、加壓下制成堅實而又近于均勻的板狀、管及塑料片在加熱、加壓下制成堅實而又近于均勻的板狀、管狀、棒狀或其它簡單形狀的制品。浸有或涂有樹脂的底片也狀、棒狀或其它簡單形狀的制品。浸有或涂有樹脂的底片也稱為附膠材料。常用的底材有紙張、棉布、木材薄片、玻璃稱為附膠材料。常用的底材有紙張、棉布、木材薄片、玻璃布或玻璃氈、石棉氈和石棉紙以及合成纖維的織物以及碳、布或玻璃氈、石棉氈和石棉紙以及合成纖維的織物以

2、及碳、硼纖維及陶瓷纖維等。所用的樹脂絕大部分為熱固性的，如硼纖維及陶瓷纖維等。所用的樹脂絕大部分為熱固性的，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。另外為了改善性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。另外為了改善性能及降低成本還可以加入碳酸鈣、滑石粉以及氧化鋁等填料。能及降低成本還可以加入碳酸鈣、滑石粉以及氧化鋁等填料。 層壓成型工藝特點：基本工藝過程包括疊料、進料、熱壓、層壓成型工藝特點：基本工藝過程包括疊料、進料、熱壓、出料等過程，熱壓中又分預熱、保溫、升溫、恒溫、冷卻等五出料等過程，熱壓中又分預熱、保溫、升溫、恒溫、冷卻等五個階段。該工藝雖然比較簡單，但何如控制制品的質量是個較個階段。該

3、工藝雖然比較簡單，但何如控制制品的質量是個較復雜的問題，因此工藝操作上的要求是嚴格的。此法的不足是復雜的問題，因此工藝操作上的要求是嚴格的。此法的不足是只能生產板狀材料，而且規(guī)格受壓機熱扳尺寸所限，不可能生只能生產板狀材料，而且規(guī)格受壓機熱扳尺寸所限，不可能生產大于熱板的制品。產大于熱板的制品。 增強塑料是指用加有纖維性增強物的塑料所制得的制品，增強塑料是指用加有纖維性增強物的塑料所制得的制品，其強度遠比不加增強物的高。其強度遠比不加增強物的高。 產品示例：產品示例： 一、碳纖維實心棒一、碳纖維實心棒 二、玻璃鋼冷卻塔二、玻璃鋼冷卻塔 三、玻璃鋼型材三、玻璃鋼型材 8.1 增強作用和膠接作用增

4、強作用和膠接作用 增強作用和膠接作用為使增強物能在復合材料增強作用和膠接作用為使增強物能在復合材料中實現增強作用，它與樹脂之間必須具有良好的膠中實現增強作用，它與樹脂之間必須具有良好的膠接。最好的膠接是使兩者在界面處產生化學鍵的結接。最好的膠接是使兩者在界面處產生化學鍵的結合，這在工藝上是用一種既能與增強物又能與樹脂合，這在工藝上是用一種既能與增強物又能與樹脂發(fā)生化學反應的偶聯(lián)劑來完成。為增進膠接作用還發(fā)生化學反應的偶聯(lián)劑來完成。為增進膠接作用還應該考慮樹脂對增強物的潤濕能力，也就是兩者接應該考慮樹脂對增強物的潤濕能力，也就是兩者接觸時所能發(fā)生的緊密程度。觸時所能發(fā)生的緊密程度。 8.2 樹脂

5、樹脂 為了保證層壓塑料制品具有良好的性能，通常為了保證層壓塑料制品具有良好的性能，通常對樹脂提出一些要求。這些要求是由樹脂的使用及對樹脂提出一些要求。這些要求是由樹脂的使用及加工性能所決定的，同時根據樹脂的性質及其在復加工性能所決定的，同時根據樹脂的性質及其在復合塑料中的作用而提出的。就樹脂的形態(tài)來講，可合塑料中的作用而提出的。就樹脂的形態(tài)來講，可以將它分為粉狀、粒狀、片狀、有機溶液、水溶液、以將它分為粉狀、粒狀、片狀、有機溶液、水溶液、懸浮液、乳液等，而且液態(tài)材料種類不同其粘度也懸浮液、乳液等，而且液態(tài)材料種類不同其粘度也各不相同，樹脂的處理方法及應用也不同，所以選各不相同，樹脂的處理方法及

6、應用也不同，所以選用樹脂是一個重要的先決條件。用樹脂是一個重要的先決條件。 樹脂的作用：樹脂的作用： 把不連續(xù)的基材粘接起來，從而使復合材料成為具有一把不連續(xù)的基材粘接起來，從而使復合材料成為具有一定物理性能的整體。定物理性能的整體。 使纖維填料不致發(fā)生屈曲變形，如細度使纖維填料不致發(fā)生屈曲變形，如細度6-8微米玻璃纖微米玻璃纖維，受壓時是不穩(wěn)定的，由于自重而發(fā)生屈曲。但是復合材料維，受壓時是不穩(wěn)定的，由于自重而發(fā)生屈曲。但是復合材料中，由于樹脂的支撐作用而阻止了纖維的屈曲，使纖維在受壓中，由于樹脂的支撐作用而阻止了纖維的屈曲，使纖維在受壓時仍有一定的強度。時仍有一定的強度。 保護纖維填料不受

7、外界介質的侵蝕和腐蝕，從而有利于保護纖維填料不受外界介質的侵蝕和腐蝕，從而有利于發(fā)揮纖維的優(yōu)良性能。發(fā)揮纖維的優(yōu)良性能。 對樹脂性能的要求：對樹脂性能的要求： 樹脂對增強填料應有良好朗釉附能力和擱濕能力，樹脂對增強填料應有良好朗釉附能力和擱濕能力， 樹脂本身耍有良好的物理力學性能。樹脂本身耍有良好的物理力學性能。 樹脂固化時的收縮率應小，從而在復合材料中不致引樹脂固化時的收縮率應小，從而在復合材料中不致引起太多的微裂紋。起太多的微裂紋。 樹脂應具有良好的工藝性能。樹脂應具有良好的工藝性能。 常用樹脂常用樹脂 層壓塑料制品常用樹脂有：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅層壓塑料制品常用樹脂有：酚醛樹脂、環(huán)

8、氧樹脂、有機硅樹脂、氯基樹脂、不飽和聚酯樹脂等，此外也有少數其它品種樹脂、氯基樹脂、不飽和聚酯樹脂等，此外也有少數其它品種樹脂，如二苯醚甲醛樹脂、芳烷基醚甲醛樹脂、糠醛丙酮樹脂、樹脂，如二苯醚甲醛樹脂、芳烷基醚甲醛樹脂、糠醛丙酮樹脂、聚酰亞胺樹脂等。聚酰亞胺樹脂等。 1、聚酯樹脂、聚酯樹脂 優(yōu)點：優(yōu)越電性能、透明性、抗水、酸性。優(yōu)點：優(yōu)越電性能、透明性、抗水、酸性。 缺點：耐熱性差、表面不光滑（增強用纖絲在表面突出）缺點：耐熱性差、表面不光滑（增強用纖絲在表面突出） 2、環(huán)氧樹脂（用酸酐、環(huán)氧樹脂（用酸酐/胺類固化劑胺類固化劑 ） 優(yōu)點：對各種增強物的膠拉都很好優(yōu)點：對各種增強物的膠拉都很好?

9、 脫模困難脫模困難.? 3、酚醛樹脂、酚醛樹脂? 催化生成是水催化生成是水/醇溶性醇溶性. 優(yōu)點：成本低，強度好，抗?jié)?、抗代化學腐蝕好，耐熱性優(yōu)點：成本低，強度好，抗?jié)瘛⒖勾瘜W腐蝕好，耐熱性 好好 缺點：顏色深，需預浸和高壓缺點：顏色深，需預浸和高壓 8.3 增強物及其表面處理增強物及其表面處理 一、玻璃纖維及其織物一、玻璃纖維及其織物 1、玻璃纖維：是由玻璃高溫拉絲制成，其強度高于玻璃、玻璃纖維：是由玻璃高溫拉絲制成，其強度高于玻璃 主要成份：鋁硅硼酸鹽和鈣鈉硅酸鹽。主要成份：鋁硅硼酸鹽和鈣鈉硅酸鹽。 、制造及其織物的制造、制造及其織物的制造 ） 玻璃纖維的制造工藝玻璃纖維的制造工藝 玻璃

10、球玻璃球坩鍋坩鍋熔化熔化坩鍋坩鍋水中流出水中流出卷筒（牽伸）卷筒（牽伸）噴漿料（潤滑、耐磨、保護）噴漿料（潤滑、耐磨、保護）卷取卷取 ）玻璃纖維織物的制造。）玻璃纖維織物的制造。 紡織方法紡織方法:將玻璃纖維制成各種玻璃纖維織物將玻璃纖維制成各種玻璃纖維織物 A、玻璃繩：許多玻璃紗加捻絞緊而成另捻可、玻璃繩：許多玻璃紗加捻絞緊而成另捻可纖維面纖維面抱合力因而改善纖維的受力狀況。抱合力因而改善纖維的受力狀況。 B、玻璃布：平紋布、斜紋布、緞紋布、單向布。、玻璃布：平紋布、斜紋布、緞紋布、單向布。 、表面處理方法：、表面處理方法： A、洗滌法：用有機溶液洗除玻璃纖維其織物表面上漿料。、洗滌法：用有

11、機溶液洗除玻璃纖維其織物表面上漿料。 溶劑：三氯乙烯、汽油、丙酮、甲苯、二氯乙烷溶劑：三氯乙烯、汽油、丙酮、甲苯、二氯乙烷 連續(xù)處理：連續(xù)熱處理爐溫度取連續(xù)處理：連續(xù)熱處理爐溫度取300450min6min 間歇式處理，編低而時間長間歇式處理，編低而時間長28025min B、熱處理法：方法高溫除去玻璃纖維其織物表面上漿料。、熱處理法：方法高溫除去玻璃纖維其織物表面上漿料。 C、化學處理法：、化學處理法： a、后處理、后處理 玻璃纖維其織物玻璃纖維其織物熱處理（漿料留量熱處理（漿料留量1%）偶聯(lián)劑器處偶聯(lián)劑器處理理水洗水洗烘干烘干熱處理，強度有損失纖維表面有一層偶聯(lián)劑熱處理，強度有損失纖維表面

12、有一層偶聯(lián)劑 b、前處理法：方法將偶聯(lián)劑加在漿料中，以便偶聯(lián)劑在攏絲、前處理法：方法將偶聯(lián)劑加在漿料中，以便偶聯(lián)劑在攏絲過程中就附在玻璃纖維的表面上。過程中就附在玻璃纖維的表面上。 c、遷移法：方法將偶聯(lián)劑按一定等例直接加到樹脂中，再經、遷移法：方法將偶聯(lián)劑按一定等例直接加到樹脂中，再經過浸膠涂覆使其與玻璃纖維過浸膠涂覆使其與玻璃纖維/其織物發(fā)生作用。其織物發(fā)生作用。 二、其他增強材料：二、其他增強材料： 1、木材：力學強度較高、木材：力學強度較高 各向異性：縱向強度比橫向強度大各向異性：縱向強度比橫向強度大2040倍。收縮不勻倍。收縮不勻干燥時開裂翹曲。干燥時開裂翹曲。 、紙張和紙板：常見品

13、種：牛皮紙（硫酸鹽木漿制成強度、紙張和紙板：常見品種：牛皮紙（硫酸鹽木漿制成強度、韌性均較高），布漿紙韌性均較高），布漿紙由破布蒸煮、洗滌、漂白、制得、由破布蒸煮、洗滌、漂白、制得、用于制造強度高吸濕性低的層壓用于制造強度高吸濕性低的層壓。 、碳纖維、碳纖維 、硼纖維、硼纖維 、石棉、石棉 、棉布、棉布8.4 高壓成型高壓成型 高壓成型可分為層壓成型、管材和棒材的成型以及模壓成型。高壓成型可分為層壓成型、管材和棒材的成型以及模壓成型。 層壓成型層壓成型 層壓成型是將多層附膠底材疊合并送入到多層熱壓機中，層壓成型是將多層附膠底材疊合并送入到多層熱壓機中，在一定的溫度和壓力下，經過一定的時間壓制成

14、塑料制品。這在一定的溫度和壓力下，經過一定的時間壓制成塑料制品。這種方法是比較成熟的，得到的制品質量好，性能比較穩(wěn)定，缺種方法是比較成熟的，得到的制品質量好，性能比較穩(wěn)定，缺點是間歇式生產，且產品尺寸受熱板規(guī)格所限制。層壓熱固性點是間歇式生產，且產品尺寸受熱板規(guī)格所限制。層壓熱固性塑料的成型介紹如下。塑料的成型介紹如下。 板材成型工藝過程分為疊料、進模、熱壓、出模、加工和板材成型工藝過程分為疊料、進模、熱壓、出模、加工和熱處理等。熱處理等。 (一一)疊料疊料 疊料時首先對所用附膠材料進行選擇，選用的附膠材料應疊料時首先對所用附膠材料進行選擇，選用的附膠材料應是浸漬均勻、無雜質。樹脂含量符合要求

15、，而且樹脂的固化程是浸漬均勻、無雜質。樹脂含量符合要求，而且樹脂的固化程度也應達到規(guī)定的范圍。接著是剪裁與疊層，即將附膠底材按度也應達到規(guī)定的范圍。接著是剪裁與疊層，即將附膠底材按制品的預定尺寸制品的預定尺寸(長度均比制品要求的尺寸大出長度均比制品要求的尺寸大出70、80毫米毫米)，裁成片并按預定的方向疊成板坯。制品的厚度初看是決定于板裁成片并按預定的方向疊成板坯。制品的厚度初看是決定于板坯所用附膠材料的張數，但是由于附膠材料質量的變化，往往坯所用附膠材料的張數，但是由于附膠材料質量的變化，往往不容易準確。因此一般采用張數和重量相結合的方法來確定制不容易準確。因此一般采用張數和重量相結合的方法

16、來確定制品的厚度。品的厚度。 將附膠材料疊成片時，其排列方向可按同一方向排列，也將附膠材料疊成片時，其排列方向可按同一方向排列，也可以按互相垂直排列。用前一種排列方向，制品性能各向異性，可以按互相垂直排列。用前一種排列方向，制品性能各向異性，用后一種排列，制品性能各向同性。用后一種排列，制品性能各向同性。 疊好的板坯應按下列順序集合成壓制單元：金屬板襯紙疊好的板坯應按下列順序集合成壓制單元：金屬板襯紙(約約50-100張張)單面鋼板板坯雙面鋼板板坯雙面鋼板單面鋼板板坯雙面鋼板板坯雙面鋼板板坯單面鋼板襯紙金屑板。板坯單面鋼板襯紙金屑板。 (二二)進料進料 將將裝好的疊合本單元分層推入多層壓機的熱

17、板中去，將將裝好的疊合本單元分層推入多層壓機的熱板中去，再檢查一下扳坯在熱板中的位置是否合適，然后閉合壓機，再檢查一下扳坯在熱板中的位置是否合適，然后閉合壓機，開始升溫升壓進行壓制。開始升溫升壓進行壓制。 (三三)熱壓熱壓 開始熱壓時，溫度與壓力均不宜太高，否則樹脂易流開始熱壓時，溫度與壓力均不宜太高，否則樹脂易流失，在壓制玻璃布層壓板時有時會出現滑缸現象。壓制時，失，在壓制玻璃布層壓板時有時會出現滑缸現象。壓制時，聚集在板坯邊緣的樹脂如已不能被拉成絲，即可按照工藝聚集在板坯邊緣的樹脂如已不能被拉成絲，即可按照工藝參數要求提高溫度與壓力。溫度和壓力是根據樹脂的特性參數要求提高溫度與壓力。溫度和

18、壓力是根據樹脂的特性用實驗方法確定的，壓制溫度控制一般分為五個階段。用實驗方法確定的，壓制溫度控制一般分為五個階段。 ()預熱階段預熱階段 溫度是指從室溫到固化反應開始的溫度。預熱階段中，溫度是指從室溫到固化反應開始的溫度。預熱階段中，樹脂發(fā)生熔化，并進一步浸透底材，同時還排除了一部分揮樹脂發(fā)生熔化，并進一步浸透底材，同時還排除了一部分揮發(fā)物。施加的壓力為全壓的發(fā)物。施加的壓力為全壓的13-12。 (2)保溫階段保溫階段 使樹脂在較低的反應速度下進行固化反應，直到板坯邊使樹脂在較低的反應速度下進行固化反應，直到板坯邊緣流出的樹脂不能拉成絲時為止。緣流出的樹脂不能拉成絲時為止。 (3)升溫階段升

19、溫階段 這一階段是自固化開始的溫度升到壓制規(guī)定的最高溫度，這一階段是自固化開始的溫度升到壓制規(guī)定的最高溫度，升溫不宜太快，否則會使固化反應速度加快而引起成品分層升溫不宜太快，否則會使固化反應速度加快而引起成品分層或產生裂紋。或產生裂紋。 (4)恒溫階段恒溫階段 當溫度升到規(guī)定的最高值后保持恒定的階段。這一階段當溫度升到規(guī)定的最高值后保持恒定的階段。這一階段的作用是保證樹脂充分固化，而使制品性能達到最佳值。保的作用是保證樹脂充分固化，而使制品性能達到最佳值。保溫時間取決于樹脂的類型、品種和制品的厚度。溫時間取決于樹脂的類型、品種和制品的厚度。 (5)冷卻階段冷卻階段 即當板坯中樹脂已充分固化后進行降溫準備脫模的階段。即當板坯中樹脂已充分固化后進行降溫準備脫模的階段。降溫可以在熱板中通冷卻水，也可以自然冷卻。降溫冷卻應降溫可以在熱板中通冷卻水，也可以自然冷卻。降溫冷卻應在保持壓力的情況下直到冷卻完畢。在保持壓力的情況下直到冷卻完畢。 五個階段中溫度與時間的變化餡況如圖所示五個階段中溫度與時間的變化餡況如圖所示 (四四)產品取出產品取出 當壓制好的板材溫度已降到當壓制好的板材溫度已降到60時，即可依次推出壓制時，即可依次推出壓制單元，并取出產品。單元，并取出產品。 （五（五)加工加工