广东工业大学：《聚合物基复合材料》课程教学资源（课件讲稿）第十二章 聚合物基复合材料成型工艺

第12章聚合物基复合材料成型工艺 本章教学目的： 1.了解复合材料各种成型工艺 2.掌握常用成型方法 3.了解模具及辅助材料 4.了解复合材料固化成型过程 本章重点难点： 复合材料常用成型方法（需要的常用设备及主要工 艺参数；复合材料固化成型过程)

第12章 聚合物基复合材料成型工艺 本章教学目的： 1. 了解复合材料各种成型工艺 2. 掌握常用成型方法 3. 了解模具及辅助材料 4. 了解复合材料固化成型过程 本章重点难点： 复合材料常用成型方法（需要的常用设备及主要工 艺参数；复合材料固化成型过程）

12.1概述 > 聚合物基复合材料的工艺特点 (1)材料的形成与制品的成型是同时完成的 该特点可实现大型制品一次整体成型，简化制品 结构，并且减少组分零件和联接零件的数量，因而减 轻制片质量，降低工艺消耗和提高结构件使用性能。 (2)复合材料的成型比较方便 复合材料基体及增强材料的特点，可使得一些复 合材料用廉价简易设备和模具，不用加热和加工工艺 的方法，由原材料直接成型出大尺寸的制品。 一种复合材料可以采用多种方法成型，选择成型 方法可根据制品结构的特点、用途、生产量、成本以 及生产条件的综合资料考虑，选择最经济和最简便的 成型工艺

➢ 聚合物基复合材料的工艺特点 （1） 材料的形成与制品的成型是同时完成的 该特点可实现大型制品一次整体成型，简化制品 结构，并且减少组分零件和联接零件的数量，因而减 轻制片质量，降低工艺消耗和提高结构件使用性能。 （2） 复合材料的成型比较方便 复合材料基体及增强材料的特点，可使得一些复 合材料用廉价简易设备和模具，不用加热和加工工艺 的方法，由原材料直接成型出大尺寸的制品。 一种复合材料可以采用多种方法成型，选择成型 方法可根据制品结构的特点、用途、生产量、成本以 及生产条件的综合资料考虑，选择最经济和最简便的 成型工艺。 12.1 概述

成型工艺类型 >手糊成型 >真空袋压法成型 >喷射成型 >树脂注射和树脂传递成型 >层压成型 >模压成型 >缠绕成型 >热压罐成型

成型工艺类型 ➢手糊成型 ➢真空袋压法成型 ➢喷射成型 ➢树脂注射和树脂传递成型 ➢层压成型 ➢模压成型 ➢缠绕成型 ➢热压罐成型

表12.1树脂基碳纤维复合材料几种成型工艺对比 工艺 产品性能 制造成本 制品尺寸 加工量 应用领域 大型复杂罗部件的制造，例如波音公 自动铺放 技术 大型、超大型 中批显 司的B787飞机（主机翼蒙皮、中央 机翼和尾翼)空客A350XWB飞机（机 翼蒙皮和中央翼) 热压罐成 型 中大型 中批星 杭空航天飞行器结构件 真空辅助 中 成型 中大型、超大型 中批量小批 量 大型复合材料零部件，风电叶片 适用于制造高质量、形状复杂、纤 RTM成型 低 中小型 中批量 维含量高的构件，主要应用于航空航 天、汽车工业、机械设备和电子产 品等领域 模压成型 低 中小型 大批量 广泛应用于航空、航天、汽车、建 筑、机械等领域

4 表12. 1 树脂基碳纤维复合材料几种成型工艺对比

12.1手糊成型工艺 手糊成型又称接触成型，采用手工方法将纤维增 强材料和树脂胶液在模具上捕敷成型、室温（或加 热)、无压（或低压）条件下固化，脱模成制品的 工艺方法，是聚合物基复合材料制造中最早采用和 最简单的方法。 糊成型工艺在世界各国复合材料工业生产中，仍占 用很大的比例，如美国占35%，西欧占25%，日本 占42%；中国占75%。这说明接触低压成型工艺在 复合材料工业生产中的重要性和不可替代性

手糊成型又称接触成型，采用手工方法将纤维增 强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温（或加 热）、无压（或低压）条件下固化，脱模成制品的 工艺方法，是聚合物基复合材料制造中最早采用和 最简单的方法。 糊成型工艺在世界各国复合材料工业生产中，仍占 用很大的比例，如美国占35%，西欧占25％，日本 占42％；中国占75%。这说明接触低压成型工艺在 复合材料工业生产中的重要性和不可替代性。 12.1 手糊成型工艺

优点： ①不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大，批 量小，形状复杂产品的生产。 ②设备简单，投资少，设备折旧费低。 ③工艺简单。 ④容易满足产品设计要求。 ⑤制品树脂含量较高，「 耐腐蚀性好。 缺点： ①生产效率低，劳动强度大，卫生条件差 ②产品质量不易控制，性能稳定性不高。 ③产品力学性能较低

优点： ① 不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大，批 量小，形状复杂产品的生产。 ② 设备简单，投资少，设备折旧费低。 ③ 工艺简单。 ④ 容易满足产品设计要求。 ⑤ 制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。 缺点： ① 生产效率低，劳动强度大，卫生条件差。 ② 产品质量不易控制，性能稳定性不高。 ③ 产品力学性能较低

Gel Ceat Reinforcement Moulded Componer 胶衣品 破璃纤维增强材料 脱模剂 手动压报 赠（引发剂 Hand Lay-up 图12.1手糊成型示意图

图12.1手糊成型示意图

模具准备 增强材料 立 支 涂脱模剂 增强材料 胶衣/树 立 支 固化剂 燥 手糊成 树脂胶液配 促进剂 制品固 助 剂 模具清理 脱 模 后处 制品检验 成品 图12.2手糊成型工艺流程图

图12.2 手糊成型工艺流程图

图12.3手糊玻璃钢制品

图12.3 手糊玻璃钢制品

原材料选择 1.增强材料 ①无捻粗纱布（方格布)：0.10.8mm 变形性好，易被树脂浸透，易排除气泡，增厚效率高。 ②加捻布（平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布） 0.050.6mm 表面平整、气密性好；价格贵、不易浸透树脂、增厚效果差 ③玻璃布带；④短切纤维；⑤表面毡； ⑥短切毡 树脂浸透性好，气泡容易排除，变形性好，施工方便，制 品含胶量高60一80%，防渗效果好

二、原材料选择 1. 增强材料 ① 无捻粗纱布（方格布）：0.1~0.8mm 变形性好，易被树脂浸透，易排除气泡，增厚效率高。 ② 加捻布（平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布） 0.05~0.6mm 表面平整、气密性好；价格贵、不易浸透树脂、增厚效果差 ③ 玻璃布带；④ 短切纤维；⑤ 表面毡； ⑥ 短切毡 树脂浸透性好，气泡容易排除，变形性好，施工方便，制 品含胶量高60~80%，防渗效果好