2021年玻璃纤维纱基础工艺.doc

纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺
一、序言
相比传统材料，复合材料含有一系列不可替换特征，自二次大占以来发展很快。尽管产量小（据法国Vetrotex企业统计，20XX年全球复合材料达700万吨），但复合材料水平已是衡量一个标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲产量分别占全球产量33%和32%，以中国（含台湾省）、日本为主亚洲占30%。中国大陆20XX年玻班纤维增强塑料（玻璃纤维和树脂复合复合材料、俗称“玻璃钢”）逾90万吨，已居世界第二位（美国20XX年为169万吨，日本不足70万吨）。
复合材料关键由增强材料和基体材料两大部分组成：
增强材料：在复合材料中不组成连续相赋于复合材料关键力学性能，如玻璃钢中玻璃纤维，CFRP（碳纤维增强塑料）中碳纤维素就是增强材料。
基体：组成复合材料连续相单一材料如玻璃钢（GRP）中树脂（本文谈到环氧树脂）就是基体。 y
按基体材料不一样，复合材料可分为三大类：
树脂复合材料
金属基复合材料
无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。
本文讨论环氧树脂基复合材料。
1、为何采取环氧树脂做基体？
固化收缩率代低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%；
粘结力强；
有B阶段，有利于生产工艺；
可低压固化，挥发份甚低；
固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。
值得指出是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常见酚醛和不饱和聚酯权势脂为佳，然耐酸性差；固化后通常较脆，韧性较差。
2、环氧玻璃钢性能（按ASTM）
以FW（纤维缠绕）法制造玻纤增强环氧树脂产品为例，将其和钢比较。
表1 GF/EPR和钢性能比较
玻璃含量 GF/EPR（玻纤含量80wt%) AISI1008 冷轧钢
相对密度 V
拉伸强度
拉伸模量
伸长率 % %
弯曲强度
弯曲模量
压缩强度
悬臂冲击强度 2385J/m
燃烧性（UL-94） V-O
比热容 535J/kg•k 233J/kg•k
膨胀系数 ×10-6k-1 ×10-6k-1
热变形温度 204ºC()
热导率 •k •k
介电强度 ×106V/m
吸水率 %(24h)
表2 多个常见材料和复合材料比强度和比模量
材料名称 密度g/cm3 拉伸强度×104MPa 弹性模量×106MPa 比强度×106cm 比模量×109cm
钢
铝
钛
玻璃钢
碳纤维/环氧树脂
碳纤维/环氧树脂 1049
芳纶纤维/环氧树脂
硼纤维/环氧树脂
硼纤维/铝 c2
二、纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺介绍
1、手糊成型 （hand lay up)
（1）概要 依次在模具表面上施加
脱模剂
胶衣
-（须待胶衣凝结后）
一层纤维增强材料（玻纤、芳纶、碳纤维......），纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布（方格布）等多个。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复数次，直抵达成制品设计厚度。
树脂因聚合反应，常温固化。可加热加速固化。
（2）原材料 F gb NG ^
树脂 不饱和聚酯树脂、已烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。
纤维 玻纤、碳纤、芳纶等。即使厚芳纶织物难于手工将树脂浸透，亦可用。
芯材 任意。
（3）优点
1）适合少许生产；
2）可室温成型，设备投资少，模具折旧费低；
3）可制造大型制品和型状复杂产品；
4）树脂和增强材料可自由组合，易进行材料设计；
5）可采取加强筋局部增强，可嵌入金属件；
6）可用胶衣层取得含有自由色彩和光泽表面（如开模成型则一面不平滑）；
7）玻纤含量较喷射成型高。
无捻粗纱布 50%左右
织物 35%-45%
短切原丝毡 30%-40%
（4）