模压引申:模压料成型工艺

广泛使用的高强度短纤维模压料制造

1.基本组分:

短纤维增强材料、树脂(最普遍的是酚醛树脂和环氧树脂)基体和辅助材料。

短纤维增强材料:玻纤、高硅氧纤维、碳纤、尼龙纤维等,长度为30mm-50mm,含量一般控制在50%-60%范围内(质量比)。

树脂基体:各种类型的酚醛树脂和环氧树脂,还有酚醛环氧型树脂和聚酯树脂。酚醛树脂有氨酚醛、镁酚醛、钡酚醛、硼酚醛以及由聚乙烯醇缩丁醛改性的酚醛树脂等;环氧树脂有双酚A型、酚醛环氧型及其他改性型。

辅助材料是为了使模压料具有良好的工艺性和满足制品的特殊性能要求。

2.短纤维模压料制备

有预混和预浸两种,大部分采用预混(手工预混和机械预混)。工艺流程图如下:

【讲堂】复合材料工艺详解之模压料成型工艺-复合材料网

以玻纤/镁酚醛模压料为例说明机械预混:

①将玻纤在180℃下干燥处理40min-60min;

②将烘干后的纤维切成30mm-50mm长度并使之输送;

③按树脂配方配成胶液,用工业酒精调配胶液密度在1.0g/cm3左右;

④按纤维:树脂=55:45(质量比)的比例将树脂溶液和短切纤维充分混合(此步在捏合机内进行);

⑤捏合后的预混料,逐渐加入撕松机中撕松;

⑥将撕松后的预混料均匀铺放在网格上晾置;

⑦预混料经自然晾置后,再在80℃烘房中烘20min-30min,进一步驱除水分和挥发物;

⑧将烘干后的预混料装入塑料袋中封闭待用。

3.短纤维模压料的质量控制

①树脂溶液粘度由于粘度与密度有一定关系,而粘度测定又不如密度测定简单易行,因此,通常用密度作为粘度控制指标。如酚醛预混料树脂胶液密度控制在1.00g/cm3-1.025g/cm3

②纤维短切强度机械预混,纤维长度一般不超过20mm-40mm;手工预混,纤维长度不超过30mm-50mm。

③浸渍时间在确保纤维均匀浸透情况下应尽可能缩短时间。

④烘干条件烘干温度和时间是控制挥发物含量与不溶性树脂含量的主要因素。此外还应注意料层的厚度和均匀性。一般快速固化酚醛型预混料(如镁酚醛)的烘干条件为80℃,烘干20min-30min。慢速固化酚醛型预混料(如氨酚醛)的烘干条件为80℃,烘干50min-70min。环氧酚醛型预混料的烘干条件为80℃,烘干20min-40min。

⑤其他设备设计

4.模压料的工艺性

流动性、收缩率和压缩性。每个都有对其产生影响的因素(不详解)。

①流动性实际生产中,模压料能否压成一定形状的制品主要取决于流动,而流动的难易取决于模压料的粘度。应该指出,模压料熔体的流动性过大对压制成型并不有利。

②收缩性模压制品从模具中脱出后尺寸减小是模压料的固有特性,即收缩性。模压制品发生收缩的主要原因是热收缩和结构(化学)收缩。模压制品的线膨胀系数比模具材料大。因交联结构产生的结构收缩,实践证明,大多在0.1%-0.2%。

③压缩性压缩比来表示。压缩比=模压料(或坯料)的比容/制品比容。值恒大于1。纤维模压料的压缩比可以达到6-10。可采用预成型工艺使压缩比大的模压料称为坯料来减小压缩比。