【讲堂】复合材料工艺详解之手糊成型工艺(手糊类)

手糊成型工艺(手糊类)

手糊成型:用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型,室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化,脱模制成品的工艺方法。

1.原料:

①树脂:不饱和聚酯树脂,环氧树脂;

②纤维增强材料:玻纤制品(无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物),碳纤维,Kevlar纤维;

③辅助材料:稀释剂,填料,色料。

2.工艺过程:

2.1 原材料准备

2.1.1胶液准备

胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。

①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s~0.8Pa·s之间为宜。环氧树脂可加入5%~15%(质量比)的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。

②凝胶时间:在一定温度条件下,树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂,从粘流态到失去流动性,变成软胶状态的凝胶所需的时间。手糊作业前必须做凝胶试验。但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间,制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关,还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。

2.1.2增强材料的准备

手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。

需要注意布的排向,同一铺层的拼接,布的剪裁。

2.1.3胶衣糊准备

胶衣树脂的性能指标:

外观:颜色均匀,无杂质,粘稠状流体;

酸值:10mgKOH/g~15mgKOH/g(树脂);

凝胶时间:10min~15min;

触变指数:5.5~6.5;

贮存时间:25℃ 6个月

2.1.4手糊制品厚度与层数计算

①手糊制品厚度 640.webp (8)

t:制品(铺层)的厚度;m:材料质量,Kg/m2;k:厚度常数,mm/(Kg·m-2)

材料厚度常数k表

材料

性能

玻璃纤维

E型 S型 C型

聚酯树脂 环氧树脂 填料-碳酸钙
密度

(Kg/m3

2.56;2.49;2.45 1.1;1.2;1.3;1.4 1.1;1.3 2.3;2.5;2.9
k

[mm/(Kg·m-2)]

0.391;0.402;0.408 0.909;0.837;0.769;0.714 0.909;0.769 0.435;0.400;0.345

②铺层层数计算 640.webp (7)

A:手糊制品总厚度,mm;

mf:增强纤维单位面积质量,Kg/m2

kf:增强纤维的厚度常数,mm/(Kg·m-2);

kr:树脂基体的厚度常数,mm/(Kg·m-2);

c:树脂与增强材料的质量比;

n:增强材料铺层层数。

2.2 糊制

2.2.1表面层(俗称胶衣层)

涂刷刷两遍,方向正交;喷涂距离保持在400-600mm之间。

注意杜绝胶衣层内混入气泡和带入水,喷涂过程中尽量减少苯乙烯的挥发,防止固化不良。

2.2.2铺层控制

原则:制品强度损失小,不影响外观质量和尺寸精度;施工方便。

拼接形式有搭接和对接两种,以对接为宜。对接式铺层可保持纤维的平直性,产品外形不发生畸变,并且制品外形和质量分布的重复性好。为不致降低接缝区强度,各层的接缝必须错开,并在接缝区多加一层附加布。

多层布的铺放也可以按照一个方向错开,形成“阶梯”接缝连接。将玻纤布厚度t与接缝距s之比称为铺层锥度z,即z=t/s。试验表明,z=1/100时,铺层强度与模量最高,可作为施工控制参数。

2.2.3铺层二次固化拼接

由于各种原因不适宜一次完成铺层固化的制品,如厚度超过7mm,需要两次拼接固化(先纵向后横向,此处不多做阐述)。

2.3固化

手糊成型大多是室温固化,应选择活化能和临界温度较低的引发剂。在室温下,引发剂不能分解出游离基(低于临界温度),故必须加促进剂。低温高湿不利于不饱和聚酯树脂的固化。

制品室温固化后,有的需要再进行加热后处理。其作用为:使制品充分固化,从而提高其耐化学腐蚀、耐候等性能;缩短生产周期,提高生产率。一般环氧玻璃钢的热处理常控制在150℃以内,聚酯玻璃钢控制在50℃~80℃之间。

3.手糊成型工艺流程图

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