《复合材料工艺与设备》课程教学课件（讲稿）第九章 注射成型工艺及设备

第九章注射成型工艺及设备武理工大学精品课程1

第九章 注射成型工艺及设备

第一节概述1注射成型是树脂基复合材料生产中的一种重要成型方法，适用于热塑性和热固性复合材料，但广泛应用于热塑性复合材料中。2注射成型是将粒状或粉状的纤维-树脂混合料从注射机的料斗送入机筒内，加热融化后由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低的闭合模内，经过冷却定型后，脱模得制品，注射成型为间歇式操作过程。3注射成型工艺的发展方向主要是自动化，高速化和大型化及微型化4注射成型优于模压成型工艺1）成型周期短2)热耗量少3)闭模成型4)可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内嵌件变形或位移5）生产效率高武汉理工大学精品课程

第一节 概述 • 1 注射成型是树脂基复合材料生产中的一种重要成型 方法，适用于热塑性和热固性复合材料，但广泛应用 于热塑性复合材料中。 • 2 注射成型是将粒状或粉状的纤维-树脂混合料从注射 机的料斗送入机筒内，加热融化后由柱塞或螺杆加 压，通过喷嘴注入温度降低的闭合模内，经过冷却定 型后，脱模得制品，注射成型为间歇式操作过程。 • 3 注射成型工艺的发展方向主要是自动化，高速化和 大型化及微型化。 • 4 注射成型优于模压成型工艺 • 1）成型周期短 • 2)热耗量少 • 3)闭模成型 • 4)可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内嵌件 变形或位移 • 5)生产效率高

第一节概述6热塑性复合材料注射成型特点名称成型条件（与未增强塑料相比）树脂温度高10℃~20℃快注射速度高注射压力背压在均一混炼条件适当提高模具温度以能脱模为限度，尽可能提高流道浇口大，圆形大2~3倍脱模维度注射机需用螺杆式注射成型机①武汉理工大学精品课程

第一节 概述 6 热塑性复合材料注射成型特点 名称 成型条件（与未增强塑料相比） 树脂温度 高10℃~20℃ 注射速度 快 注射压力 高 背压 在均一混炼条件适当提高 模具温度 以能脱模为限度，尽可能提高 流道浇口 大，圆形 脱模维度 大2~3倍 注射机 需用螺杆式注射成型机

第一节概述7注射成型缺点：1）不适用于长纤维增强的产品2）模具质量要求高武汉理工大学精品课程5

第一节 概述 • 7 注射成型缺点 • 1）不适用于长纤维增强的产品 • 2）模具质量要求高

第二节注射成型工艺1FRTP注射成型原理：1）FRTP的注射成型过程发生的是物理变化。在成型的过程中主要是加热，冷却过程，物料不发生化学变化2）注射成型过程示意图图12-注射成型工艺原理示意图1一楼具，2一需：3一料简：4一分流校：5一料斗6一注射排享武汉理工大染精品课程

第二节 注射成型工艺 • 1 FRTP注射成型原理 • 1）FRTP的注射成型过程发生的是物理变化。在成型的过 程中主要是加热，冷却过程，物料不发生化学变化。 • 2）注射成型过程示意图

第二节注射成型工艺2FRP注射成型原理1）FRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程2）热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系图示道欢更临E00S20设牌新加热时间图12-2热固性树脂纤维混合料G武漢理工大梁精品课程

第二节 注射成型工艺 • 2 FRP注射成型原理 • 1）FRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程。 • 2）热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系 图示

第二节注射成型工艺3）FRP注射成型特点FRP注射成型不需要冷却定型阶段成型时必须严格控制各阶段温度注射充模时机英控制在粘度最低的○点，FRP的固化过程是放热反应，注射时可考虑此热量，模具不需要冷却。3复合材料注射成型特性1）注射料中水分及挥发物的控制热塑性注射料中水分含量过高，注射成型时易汽化使熔融物料起泡，粘度下降，给成型带来困难热固性注射料中水分和挥发物含量过高，贮存过程中易结块，延长注射成型周期，产品收缩率增大。武汉理工大学精品课程

第二节 注射成型工艺 • 3）FRP注射成型特点 • FRP注射成型不需要冷却定型阶段 • 成型时必须严格控制各阶段温度 • 注射充模时机英控制在粘度最低的O点 • FRP的固化过程是放热反应，注射时可考虑此热量，模 具不需要冷却。 • 3 复合材料注射成型特性 • 1）注射料中水分及挥发物的控制 • 热塑性注射料中水分含量过高，注射成型时易汽化， 使熔融物料起泡，粘度下降，给成型带来困难。 • 热固性注射料中水分和挥发物含量过高，贮存过程中 易结块，延长注射成型周期，产品收缩率增大

第二节注射成型工艺2）流动特性流动性是指注射料在加热、加压下的流动特性，它代表注射成型时的充模能力。由于ERTP熔融物料中含有玻璃纤维，所以，它的流动性比为增强的塑料差，而纤维含量越多，流动性越差。1000101.630%35.070.0105.0140,0220240260180200290时服力MPE树精温度图12-4压力和纤维含量对增强图12-3温度和纤维含量对增强尼龙66在模具内流动性影响聚丙烯在模具内流动性影响住射料道度：290C销温度：100℃生射压力：100MPa，模具通度：50℃武汉理工大案精品课程

第二节 注射成型工艺 • 2）流动特性 • 流动性是指注射料在加热、加压下的流动特性，它代 表注射成型时的充模能力。 • 由于FRTP熔融物料中含有玻璃纤维，所以，它的流动 性比为增强的塑料差，而且纤维含量越多，流动性越 差

第二节注射成型工艺3）注射过程中纤维长度变化在注射成型过程中，由于螺杆路不断旋转，使注射料中的玻璃2400纤维在混炼中被折断，当熔融2700255°℃料经过喷嘴和流道时，纤维进（成型品）一步被折断。240℃55℃2702850下图为螺杆转速对FR-PA6和F63RE110R-PP中纤维长度的影响。153绿杆转连（万m元）图12-5螺杆转速对增强尼龙6在喷嘴部及成製品的玻纤长度之影响成型机：日钢V17注射建度（PS.90cm/制品：100×100×1mm板旋口：05mm厚膜形瓷口材料：UBE尼龙1011GC（尼龙6、纤含量20%）武汉理工大案精品课程

第二节 注射成型工艺 • 3）注射过程中纤维长度变化 • 在注射成型过程中，由于螺杆 不断旋转，使注射料中的玻璃 纤维在混炼中被折断，当熔融 料经过喷嘴和流道时，纤维进 一步被折断。 • 下图为螺杆转速对FR-PA6和F R-PP中纤维长度的影响

第二节注射成型工艺240T220240°C200C63AS110153绿轩转速（min）图12-6螺杆转速对增强豫丙在喔部及成型品的玻璃纤维长度之影响制品.100×100×3mm板材料：山聚内烯PP-M551（玻纤含量20%）其它条件尚图12-5武汉理工大牌精品课程

第二节 注射成型工艺