第四章模压成型工艺

第四章模压成型工艺第四章模压成型工艺 1.1.定义定义 将复合材料片材或模将复合材料片材或模塑料放入金属对模中，在温度塑料放入金属对模中，在温度和压力作用下，材料充满模腔，和压力作用下，材料充满模腔，固化成型，脱模制得产品的方固化成型，脱模制得产品的方法。法。工艺过程：工艺过程：加热和加压（高压）加热和加压（高压）物料角度：物料角度：塑化，流动，固化塑化，流动，固化三阶段。三阶段。模具要求：模具要求：高强度，高精度，高强度，高精度，耐高温。耐高温。4-1 综综 述述树脂在成型过程中的两个特定阶段：树脂在成型过程中的两个特定阶段：(1)粘粘流流阶阶段段：树树脂脂受受热热熔熔化化，在在压压力力作作用用下粘裹下粘裹纤维一起流动至填满模腔的过程。纤维一起流动至填满模腔的过程。即物料塑化、流动阶段。即物料塑化、流动阶段。(2)硬固阶段：硬固阶段：树脂发生交联，硬固的过程。树脂发生交联，硬固的过程。即物料固化阶段。即物料固化阶段。工工艺艺分分类类：是是根根据据增增强强材材料料物物态态和和模模压压料料品种品种（模压方式）分类。（模压方式）分类。按模压材料物态分类：按模压材料物态分类：纤维料模压：纤维料模压：预混、预浸纤维料加热、加压预混、预浸纤维料加热、加压成型。（单向、线性）成型。（单向、线性）织物模压：织物模压：两向、三向、多向织物浸渍树脂两向、三向、多向织物浸渍树脂后，加热、加压成型。（平面）后，加热、加压成型。（平面）优点：剪切强度明显提高，质量稳定。优点：剪切强度明显提高，质量稳定。缺点：成本高缺点：成本高碎布料模压：碎布料模压：预浸碎布料加热、加压成预浸碎布料加热、加压成型型。（多块，小平面）（多块，小平面）SMC模压：模压：SMC片材按制品尺寸、形状、片材按制品尺寸、形状、厚度等要求剪裁下料，多层片材叠合加压厚度等要求剪裁下料，多层片材叠合加压而成型。（大面积，多层平面）而成型。（大面积，多层平面）预成型坯模压：预成型坯模压：短切纤维制成与制品形状短切纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成型坯，放入模中，倒入和尺寸相似的预成型坯，放入模中，倒入树脂混合物，压力成型。（大型、深型、树脂混合物，压力成型。（大型、深型、高强、异型、体形、均厚度制品）高强、异型、体形、均厚度制品）按模压成型方式分类：按模压成型方式分类：层压：层压：预浸胶布或毡剪成所需形状，层叠预浸胶布或毡剪成所需形状，层叠后放入金属模内，压制成型。后放入金属模内，压制成型。缠绕：缠绕：预浸的玻纤或布带，缠绕在一定模预浸的玻纤或布带，缠绕在一定模型上，加热、加压。（管材）型上，加热、加压。（管材）定向铺设：定向铺设：单向预浸料（纤维或无维布）单向预浸料（纤维或无维布）沿制品主应力方向铺设，然后模压成型。沿制品主应力方向铺设，然后模压成型。2.特点特点产品尺寸准确，表面光洁，产品不需二次加工；生产效产品尺寸准确，表面光洁，产品不需二次加工；生产效率较高，易于实现机械化、自动化；率较高，易于实现机械化、自动化；模具设计制造复杂，压机及模具投资高，产品尺寸受设模具设计制造复杂，压机及模具投资高，产品尺寸受设备限制，只适于大批量中小型制品。备限制，只适于大批量中小型制品。3.工艺过程工艺过程1）模压料估算）模压料估算模具预热模具预热涂刷脱模剂涂刷脱模剂装模装模模压模压模压料称量模压料称量预热预热脱模脱模后处理后处理检验检验制品制品r：制品密度制品密度V：体积体积a:物料损失系数物料损失系数(3%5%)(3%5%)辅助真空模压辅助真空模压模内涂覆树脂模内涂覆树脂2）工艺参数）工艺参数A.A.温度温度装模模具温度：装模模具温度：挥发溶剂，模压料不发生明显化学变化挥发溶剂，模压料不发生明显化学变化;取决于模压料品种，制品结构和生产效率取决于模压料品种，制品结构和生产效率 （一般为室温（一般为室温90）升温速率：升温速率：10/h 30/h最高模压温度最高模压温度树脂固化温度树脂固化温度（温度过低，固化不完全（温度过低，固化不完全;温度过高，局部固化，中间固化不良）温度过高，局部固化，中间固化不良）保温时间保温时间固化反应时间，模压料传热时间固化反应时间，模压料传热时间B.B.压力压力作作 用：用：克服模压料之间、模压料与模腔间的克服模压料之间、模压料与模腔间的摩擦，摩擦，使物料充满模使物料充满模腔；压实模压料，保证制品形状和尺寸腔；压实模压料，保证制品形状和尺寸加压时机：加压时机：树脂激烈反应放出大量气体之前树脂激烈反应放出大量气体之前a.凭经验凭经验（树脂能够拉丝时）（树脂能够拉丝时）;b.树脂凝胶温度树脂凝胶温度;c.气体释放量气体释放量放气充模放气充模（加压、卸压、反复几次）（加压、卸压、反复几次）3）预热和预成型）预热和预成型预热作用：预热作用：改善工艺性能，提高模压料温度，缩短固化改善工艺性能，提高模压料温度，缩短固化 时间，降低成型压力；时间，降低成型压力；预热方法：预热方法：加热板、红外线、电烘箱、高频、远红外加热板、红外线、电烘箱、高频、远红外 60100，3030min预成型预成型（室温下预先压制）：缩短生产周期，提高生产（室温下预先压制）：缩短生产周期，提高生产 效率及制品性能效率及制品性能4）模内涂覆树脂）模内涂覆树脂作用作用:覆盖模压件的表面缺陷，例如表面波纹、孔隙、表面覆盖模压件的表面缺陷，例如表面波纹、孔隙、表面挂痕等。挂痕等。方法方法:在模压过程内，将模具打开一道缝在模压过程内，将模具打开一道缝(0.20.5mm),注入注入一些树脂覆盖整个制件表面，然后再闭模、固化；当模压一些树脂覆盖整个制件表面，然后再闭模、固化；当模压料最大固化收缩时，高压补注一些树脂。料最大固化收缩时，高压补注一些树脂。4）真空辅助模压）真空辅助模压 在模具闭模后，利用真空系统排除模压料中的空在模具闭模后，利用真空系统排除模压料中的空气及固化生成的小分子物质，能够减少产品表面孔隙，气及固化生成的小分子物质，能够减少产品表面孔隙，提高产品强度。提高产品强度。4.制品缺陷及产生原因制品缺陷及产生原因1)空隙空隙原因原因:模压料中的气泡模压料中的气泡模压料在装模过程中混入空气模压料在装模过程中混入空气在闭模过程中混入空气在闭模过程中混入空气方法方法:真空辅助模压、放气充模、预热预成型真空辅助模压、放气充模、预热预成型2)鼓泡（鼓泡（开模后开模后,制品表层中空气受热膨胀）制品表层中空气受热膨胀）原因原因:制品表层中空气过多；模压料固化不完全。制品表层中空气过多；模压料固化不完全。方法方法:真空辅助模压；固化充分后，开模。真空辅助模压；固化充分后，开模。3)分层分层原因原因:模压料固化不完全模压料固化不完全模压料中气泡过多模压料中气泡过多方法：方法：真空辅助模压；固化均匀、完全真空辅助模压；固化均匀、完全4)收缩痕收缩痕原因原因:模压料在筋条或凸台模压料在筋条或凸台附近形成树脂富集区，树附近形成树脂富集区，树脂固化收缩时，在制品表脂固化收缩时，在制品表面产生轻微凹陷。面产生轻微凹陷。方法方法:模压料添加填料或低收缩剂；在筋条或凸台附模压料添加填料或低收缩剂；在筋条或凸台附近铺设短纤维模压料；优化模具设计近铺设短纤维模压料；优化模具设计5)流缝线流缝线 原因：原因：两个或两个以上的不两个或两个以上的不同流动前缘汇集形成单一流动同流动前缘汇集形成单一流动前缘时，形成流缝线前缘时，形成流缝线（纤维倾向纤维倾向于平行于流缝线取向，在垂直于流于平行于流缝线取向，在垂直于流缝线方向，制品的强度减弱缝线方向，制品的强度减弱）。）。方法：方法：制品中尽量不预设孔，制品中尽量不预设孔，制品固化后在低应力区钻孔。制品固化后在低应力区钻孔。6)翘曲翘曲原因原因:制品厚度不均匀或制品形状复杂引起不均匀收缩。制品厚度不均匀或制品形状复杂引起不均匀收缩。方法方法:制品尽可能等厚度设计；优化模具设计，降低模制品尽可能等厚度设计；优化模具设计，降低模压料流动阻力，使模压料固化均匀。压料流动阻力，使模压料固化均匀。4-2.模压料模压料 树脂、增强材料、辅助剂构成模压料的三树脂、增强材料、辅助剂构成模压料的三大块。大块。4-2-1.原原 料料 1、树脂：、树脂：酚醛型（镁、氨酚醛，改性聚乙烯醇缩丁酚醛型（镁、氨酚醛，改性聚乙烯醇缩丁醛），环氧型（醛），环氧型（634，648，F-46），环氧），环氧酚醛型（也可列为酚醛型），聚酯型。酚醛型（也可列为酚醛型），聚酯型。2、增强材料：、增强材料：纤维型（玻纤，碳纤，尼龙纤），（形状纤维型（玻纤，碳纤，尼龙纤），（形状有纤维状，短切毡，布或绳）有纤维状，短切毡，布或绳）3、辅助材料：、辅助材料：稀释剂，玻纤表面处理剂，填料，脱模剂稀释剂，玻纤表面处理剂，填料，脱模剂及颜料等。及颜料等。目的：目的：使模压料具有良好的工艺性和制品使模压料具有良好的工艺性和制品的特殊要求。的特殊要求。(1)稀释剂：稀释剂：丙酮、乙醇（非活性）丙酮、乙醇（非活性）用途：降低树脂粘度，改进树脂浸渍性能，有活用途：降低树脂粘度，改进树脂浸渍性能，有活性与非活性之分。性与非活性之分。(2)表面处理剂：表面处理剂：改进树脂与增强材料的粘结及树改进树脂与增强材料的粘结及树脂脂纤维界面状态。纤维界面状态。种类：对环氧及酚醛模压料，常用的玻纤表面处种类：对环氧及酚醛模压料，常用的玻纤表面处理剂有理剂有KH-550，用量为纯树脂重量的，用量为纯树脂重量的1%，不宜，不宜过多或过少。过多或过少。(3)粉状填料：粉状填料：提高模压料的流动性，降低制品收提高模压料的流动性，降低制品收缩率，提高制品表面的光泽度、质量和均匀性及缩率，提高制品表面的光泽度、质量和均匀性及赋予制品以某种特殊性能。赋予制品以某种特殊性能。MoS2可提高制品的可提高制品的耐磨性。耐磨性。4-2-2.模压料的制备模压料的制备 分为分为预混法预混法和和预浸法预浸法两种。两种。1、短切纤维模压料制备、短切纤维模压料制备(1)预混法（手混和机混）预混法（手混和机混）工艺流程：工艺流程：玻璃纤维玻璃纤维热处理热处理切割切割混合混合撕松撕松烘干烘干模压料模压料 树脂调配树脂调配 机混法步骤：机混法步骤：a 180处理处理4060min（350处理处理1015min），），除去玻纤表面石蜡浸润剂，残油量除去玻纤表面石蜡浸润剂，残油量0.3%。b、切割成、切割成3050mm长度，疏松。长度，疏松。c、按树脂配方配成胶液，用工业酒精调配胶液、按树脂配方配成胶液，用工业酒精调配胶液密度在密度在1.0g/cm3d、按纤维：树脂、按纤维：树脂=55：45（质量比）在捏合机内（质量比）在捏合机内充分混合充分混合e、捏合的预混料，逐渐加入撕松机撕松。、捏合的预混料，逐渐加入撕松机撕松。f、撕松的预混料在网格屏上晾置。、撕松的预混料在网格屏上晾置。g、80烘房中烘烘房中烘2030min，进一步除去水分和，进一步除去水分和挥发物。挥发物。h、装入塑料袋中备用。、装入塑料袋中备用。(2)预浸法预浸法 a、纤维从导架导出，经集束环经入胶槽浸渍。、纤维从导架导出，经集束环经入胶槽浸渍。b、浸渍后，过割胶辊进入第一、二级烘箱烘干。、浸渍后，过割胶辊进入第一、二级烘箱烘干。第一级温度第一级温度110120，第二级温度，第二级温度150160。c、牵引辊牵出、切割。、牵引辊牵出、切割。三个主要工艺参数：三个主要工艺参数：树脂溶液比重，环氧酚醛树脂溶液比重，环氧酚醛(6：4)，d=1.001.025烘箱温度烘箱温度牵引速度牵引速度2、模压料质量控制、模压料质量控制 模压料呈散乱状态，纤维无一定方向，模压时流模压料呈散乱状态，纤维无一定方向，模压时流动性好，适合制造形状复杂的小型制品。因此，动性好，适合制造形状复杂的小型制品。因此，控制好质量，对模压特性及制品性能有很大影响。控制好质量，对模压特性及制品性能有很大影响。(1)三项质量控制指标三项质量控制指标树脂含量，挥发物含量及不溶性树脂含量。树脂含量，挥发物含量及不溶性树脂含量。几种典型模压料质量指标几种典型模压料质量指标 模压料模压料 指标指标 预浸料预浸料 机械法机械法 手工法手工法 镁酚醛镁酚醛 环氧酚醛环氧酚醛 环氧酚醛环氧酚醛 树脂含量树脂含量 405 453 424 挥发物含量挥发物含量 3 1.5 2 不溶性树脂含量不溶性树脂含量 8 4 5 模压料模压料 指标指标 预混料预混料 机械法机械法 手工法手工法 镁酚醛镁酚醛 616酚醛酚醛 616酚醛酚醛 树脂含量树脂含量 4050404 355 挥发物含量挥发物含量 23.5 24 4 不溶性树脂含量不溶性树脂含量 510 1SMC，BMC压缩比较小。压缩比较小。纤维状模压料压缩比达纤维状模压料压缩比达610（蓬松）（蓬松）处理方法：预成型纤维处理方法：预成型纤维 5-3、SMC成型工艺成型工艺 5-3-1、SMC的特点与种类的特点与种类 1、SMC的特点的特点 SMC片片 状状 模模 塑塑 料料（Sheeting Molding Compound）1953年，美国年，美国Rubber发明不饱和聚酯的化学增稠。发明不饱和聚酯的化学增稠。1960年，德国年，德国Bayer公司实现公司实现SMC工业化生产。工业化生产。定义：定义：SMC是不饱和聚酯树脂及辅助剂、填料所是不饱和聚酯树脂及辅助剂、填料所成树脂糊浸渍短玻纤粗纱或玻毡，并在两边用聚成树脂糊浸渍短玻纤粗纱或玻毡，并在两边用聚乙烯或聚丙烯包覆后形成的片状模压成型材料。乙烯或聚丙烯包覆后形成的片状模压成型材料。特点：特点：(1)干法生产干法生产FRP制品一种中间材料，它具有制品一种中间材料，它具有独特的增稠作用，即浸渍玻纤时体系粘度低，独特的增稠作用，即浸渍玻纤时体系粘度低，浸渍后粘度急剧上升，达到稳定。浸渍后粘度急剧上升，达到稳定。(2)重现性好。重现性好。(3)操作处理方便，增稠剂化学增稠，使操作处理方便，增稠剂化学增稠，使SMC处于不粘手状态，避免一般预成型的粘滞性。处于不粘手状态，避免一般预成型的粘滞性。(4)作业环境清洁。作业环境清洁。(5)SMC(5)SMC能使玻纤同树脂一起流动，可成型能使玻纤同树脂一起流动，可成型带有肋条和凸部的制品。带有肋条和凸部的制品。(6)(6)可压截面变化不大的大型薄壁制品。可压截面变化不大的大型薄壁制品。(7)(7)制品表面光洁度高。制品表面光洁度高。(8)(8)生产率高，成型周期短，成本低，易机生产率高，成型周期短，成本低，易机械化、自动化。械化、自动化。2、SMC的种类的种类(1)BMC块块 状状 模模 塑塑 料料（Bulk Molding Compound）相近：相近：与与SMC组成近似。组成近似。用途：用途：压制和挤出成型。压制和挤出成型。区别：区别：BMC中纤维含量低，纤维短，填料含量大，中纤维含量低，纤维短，填料含量大，强度低，小型制品。强度低，小型制品。(2)TMC厚片状模塑料厚片状模塑料相近：相近：组成与制作与组成与制作与SMC类似。类似。区别：区别：比比SMC厚的多厚的多(0.63cm：5.08cm)，浸透性更，浸透性更好，成本更低。好，成本更低。(3)(3)结构结构SMCSMC纤维形态和分布不同的纤维形态和分布不同的SMCSMCSMCRSMCR纤维不规则分布纤维不规则分布SMCCSMCC连续纤维单向分布连续纤维单向分布SMCDSMCD不连续纤维定向分布不连续纤维定向分布SMCC/RSMCC/R，SMCD/RSMCD/R区别：区别：纤维含量高（纤维含量高（WtWt达达3070%3070%，多为，多为50%50%以上），以上），树脂为高反应性间苯二甲酸聚酯树脂，强度大大树脂为高反应性间苯二甲酸聚酯树脂，强度大大提高。提高。(4)高强高强SMC，即，即HMC和和XMCHMC少填料，多短纤，少树脂的片状模塑料。少填料，多短纤，少树脂的片状模塑料。XMC少填料，多连续定向玻纤，少树脂的片状少填料，多连续定向玻纤，少树脂的片状模塑料。模塑料。代替钢材，铝材。代替钢材，铝材。(5)LSSMC(Lom ShrinkageSMC)低收缩低收缩SMC尺寸精度高，表面光洁度高。尺寸精度高，表面光洁度高。(6)ITPSMC(Interpenetrating Thicking ProcessSMC)渗透增稠片状模塑料渗透增稠片状模塑料室温熟化，高刚性，耐冲击，尺寸稳定。室温熟化，高刚性，耐冲击，尺寸稳定。(7)高弹高弹SMC，耐热，耐热SMC，耐燃，耐燃SMC 4-3-2、SMC的组分及性能的组分及性能 SMC三大员三大员 不饱和聚酯树脂及其助剂不饱和聚酯树脂及其助剂 玻纤玻纤填料填料 1、不饱和聚酯树脂及其助剂、不饱和聚酯树脂及其助剂(1)不饱和聚酯树脂的工艺要求不饱和聚酯树脂的工艺要求a、低粘度，便于浸渍、低粘度，便于浸渍b、易同增稠剂反应、易同增稠剂反应c、固化迅速、固化迅速e、热强度高、热强度高牌号，不同的用途决定。牌号，不同的用途决定。(2)交联剂交联剂机理：机理：与聚酯发生共聚反应，使聚酯大分与聚酯发生共聚反应，使聚酯大分子通过交联单体自聚的子通过交联单体自聚的“链桥链桥”而交联固化而交联固化改善树脂固化后的性能。改善树脂固化后的性能。工艺上使树脂糊初始粘度降低。工艺上使树脂糊初始粘度降低。种类：种类：苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，乙烯基苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，乙烯基甲苯，邻苯二甲酸二丙烯酯。甲苯，邻苯二甲酸二丙烯酯。253厂的促进剂厂的促进剂E。(3)引发剂引发剂贮存，操作安全，室温不分解，制得贮存，操作安全，室温不分解，制得SMC贮存期长。贮存期长。如引发剂如引发剂H（白色糊状），（白色糊状），25凝胶时间，凝胶时间，1220min。引发剂引发剂L（无色透明液体），（无色透明液体），25凝胶时凝胶时间，间，1222min。实例：促进剂与引发剂配方使用。实例：促进剂与引发剂配方使用。(4)阻聚剂阻聚剂阻止不饱和聚酯在室温下的交联聚合，必阻止不饱和聚酯在室温下的交联聚合，必须在引发剂和所用树脂的临界温度内不失须在引发剂和所用树脂的临界温度内不失效，但又不极大影响固化、成型周期。效，但又不极大影响固化、成型周期。PBO、HQ、CLPBO、TBC(5)增稠剂增稠剂贮存和成型贮存和成型SMC时要求坯体粘度较高，目时要求坯体粘度较高，目的是满足模压要求和使制品的收缩率降至的是满足模压要求和使制品的收缩率降至最低。最低。工艺要求：工艺要求：SMC粘度由很低迅速增高，达熟化粘度由很低迅速增高，达熟化粘度并长期稳定。控制粘度并长期稳定。控制SMC生产到模压制品全过生产到模压制品全过程各阶段的粘度变化。程各阶段的粘度变化。时间时间粘粘度度理想增稠曲线理想增稠曲线1 1浸渍阶段浸渍阶段2 2增稠阶段增稠阶段3 3贮存阶段贮存阶段123a a、增稠剂选择原则：、增稠剂选择原则：制备制备SMCSMC时，粘度低时，粘度低树脂对玻纤、填料的充分树脂对玻纤、填料的充分浸渍浸渍此后粘度迅速升高此后粘度迅速升高贮运、模压贮运、模压增稠坯料迅速充满模腔增稠坯料迅速充满模腔树脂、纤维不离析树脂、纤维不离析增稠后粘度，贮存期内保证模压增稠后粘度，贮存期内保证模压生产中稳定的重现性生产中稳定的重现性 b、增稠剂的品种及使用：、增稠剂的品种及使用：A族金属氧化物或氢氧化物族金属氧化物或氢氧化物混合增稠剂效果更理想混合增稠剂效果更理想过量过量MgO加入引起制品自我潮解，耐水性下降加入引起制品自我潮解，耐水性下降c、影响增稠效果的因素：、影响增稠效果的因素：聚酯树脂酸值聚酯树脂酸值酸度越高，粘度变化越大，酸度越高，粘度变化越大，详见图详见图4-10 253厂树脂从厂树脂从1632变化，实际以变化，实际以mg KOH/g表表示示酸值酸值 时间时间h酸值：酸值：2960粘粘度度(PaS)图图4-10：树脂酸值对增稠速度的影响树脂酸值对增稠速度的影响增稠剂活性增稠剂活性碘吸附值表示活性碘吸附值表示活性微量水分微量水分0.10.8%0.10.8%微量水迅速增稠（初期）微量水迅速增稠（初期）1.0%1.0%则不如不加水的快（初期）则不如不加水的快（初期）因此必须对填料、增稠剂、低收缩添加剂与玻纤因此必须对填料、增稠剂、低收缩添加剂与玻纤使用前测定含水量使用前测定含水量温度的影响温度的影响温度升高，增稠加快，温度升高，增稠加快，详见图详见图4-12 4-12 时间时间h粘粘度度(PaS)55453525图图4-124-12：树脂增稠与温度的关系树脂增稠与温度的关系d d、增稠机理、增稠机理第一阶段：酸碱反应，生成碱式盐。第一阶段：酸碱反应，生成碱式盐。C O MgO HOCOOH+MgOC O MgO HOCOOH+Mg(OH)2+H2OCaCa再进行脱水再进行脱水 COOMeOH +HOOC COOMeOOC+H2O COOMeOH +HOMeOOC COOMeOMeOOC +H2O 熟熟化化第二阶段：以配位键形成络合物第二阶段：以配位键形成络合物 C O 归于归于基存在剩余自由电子，可形成配位键，基存在剩余自由电子，可形成配位键，而配位键在压力时可消除。而配位键在压力时可消除。M e OC O O C O MeC O MeO 稠化、熟化稠化、熟化 (6)(6)低收缩添加剂低收缩添加剂克服聚酯树脂固化时将发生的克服聚酯树脂固化时将发生的710%710%体积收缩，体积收缩，并使表面光滑，无裂缝，收缩量低。并使表面光滑，无裂缝，收缩量低。a a、机理：、机理：聚酯树脂发生热膨胀，交联中产生固聚酯树脂发生热膨胀，交联中产生固化收缩，在固化收缩时，低收缩剂热膨胀力就阻化收缩，在固化收缩时，低收缩剂热膨胀力就阻止收缩。稍迟于树脂固化收缩，而其收缩时，周止收缩。稍迟于树脂固化收缩，而其收缩时，周围已固化。围已固化。低收缩效果图低收缩效果图详见书详见书P.88P.88图图4-134-13b b、选择、选择PVCPVC聚氯乙烯，聚氯乙烯，PSPS聚苯乙烯，聚苯乙烯，PEPE聚乙烯，聚乙烯，PVAcPVAc聚醋酸乙烯酯，添加量聚醋酸乙烯酯，添加量5%5%左右。左右。(7)(7)无机填料无机填料a a、分类、分类氧化硅及硅酸盐类：氧化硅及硅酸盐类：石棉，滑石粉，瓷土，石棉，滑石粉，瓷土，氧化硅，硅藻土，火山灰等氧化硅，硅藻土，火山灰等碳酸盐类：碳酸盐类：碳酸钙碳酸钙硫酸盐类：硫酸盐类：硫酸钡，硫酸钙硫酸钡，硫酸钙氧化物类：氧化物类：氢氧化铝氢氧化铝 b b、性能选择、性能选择细度：细度：325325目目(44m)(44m)。大：大：分离、沉淀。分离、沉淀。小：小：吸油量高的填料加入量少。吸油量高的填料加入量少。油吸附量：被亚麻仁油润湿的质量百分比，一般油吸附量：被亚麻仁油润湿的质量百分比，一般要求要求填料具有较低的油吸附量。要求要求填料具有较低的油吸附量。触变性：物料受到外力作用（如剪切力、振荡）触变性：物料受到外力作用（如剪切力、振荡）时，粘度显著下降，除去此力时，物料又逐渐恢时，粘度显著下降，除去此力时，物料又逐渐恢复到原来粘度的一种物理现象。复到原来粘度的一种物理现象。不宜选用灵敏度大的填料不宜选用灵敏度大的填料。c、填料对制品成本影响、填料对制品成本影响单位体积成本为：单位体积成本为：Rc=Km+K-(Km-Kc)XcKm,Kc：树脂糊、填料的单位体积成本。：树脂糊、填料的单位体积成本。K：加填料的操作成本。：加填料的操作成本。Xc：填料的体积分数。：填料的体积分数。不加填料的成本不加填料的成本Rc=KmRc的意义：加填料的操作成本小于这部分的意义：加填料的操作成本小于这部分填料替代树脂糊而降低的成本。填料替代树脂糊而降低的成本。则则K-(Km-Kc)0亏损。亏损。Km与与Kc差值越大，差值越大，K越小，无亏损点越小，无亏损点Xc0越小，经济效益高。越小，经济效益高。Xc还与填料密度有关：还与填料密度有关：Xc=1/1+c/m(1-yc)/ycc,m：填料、树脂的密度。：填料、树脂的密度。yc：填料的质量分数。：填料的质量分数。c/m越小：越小：Xc越大。越大。(8)(8)内脱模剂内脱模剂机理：机理：是一些熔点比普通模制温度稍低的化合物，是一些熔点比普通模制温度稍低的化合物，它与液态树脂相容，与固化后的树脂不相容，它与液态树脂相容，与固化后的树脂不相容，固化时从内部逸到模具界面形成障碍，从而脱固化时从内部逸到模具界面形成障碍，从而脱模。模。国内用硬脂酸锌，熔点国内用硬脂酸锌，熔点133133日本用硬脂酸亚铅日本用硬脂酸亚铅欧、美用硬脂酸钙，熔点欧、美用硬脂酸钙，熔点150150，硬脂酸镁，熔点，硬脂酸镁，熔点145145。(9)(9)增强材料增强材料短切玻纤、毡，石棉纤维，麻，有机纤维。短切玻纤、毡，石棉纤维，麻，有机纤维。玻纤性能：易切割、分散，浸渍性好，抗玻纤性能：易切割、分散，浸渍性好，抗静电，流动性好，强度高。静电，流动性好，强度高。4-3-34-3-3、SMCSMC生产工艺生产工艺 1 1、生产过程、生产过程详见图详见图4-184-18，4-194-19(1)(1)树脂糊制备树脂糊制备批混法（国内），连续计量混合法（国批混法（国内），连续计量混合法（国外）。外）。批混法：批混法：树脂和除增稠剂外的各组分计量树脂和除增稠剂外的各组分计量后先混合，再通过计量和混合泵加入后先混合，再通过计量和混合泵加入MgOMgO增稠剂。增稠剂。树脂树脂固化剂固化剂增稠剂增稠剂填料填料低收缩添加剂低收缩添加剂其它其它树脂糊制备树脂糊制备薄膜薄膜粗纱粗纱切割切割沉降沉降浸渍浸渍收卷收卷稠化稠化包装包装图图4-184-18：SMCSMC生产工艺流生产工艺流程程粘度控制指标：粘度控制指标：树脂原始粘度树脂原始粘度 3.5PaS 3.5PaS 引发剂、单体加入后引发剂、单体加入后 8PaS 8PaS 填料加入后填料加入后 15PaS 15PaS 增稠剂加入后增稠剂加入后 30PaS 30PaS 增稠剂加入增稠剂加入30min30min后（加入玻纤成片）后（加入玻纤成片）50PaS 50PaS 连续计量混合法：连续计量混合法：将树脂与其他部分分为将树脂与其他部分分为两部分单独制备，计量后进入静态混合器，两部分单独制备，计量后进入静态混合器，均匀后再成型。均匀后再成型。(2)(2)玻纤切割与沉降玻纤切割与沉降粗纱切割速度粗纱切割速度80130m/min80130m/min防静电，玻纤分布均匀。防静电，玻纤分布均匀。(3)(3)浸渍、压实浸渍、压实反复挤压捏合，达到充分混合和充分浸渍。反复挤压捏合，达到充分混合和充分浸渍。(4)(4)收卷收卷收卷装置的转速、转矩随卷径的变化规律：收卷装置的转速、转矩随卷径的变化规律：M=A1/n=Tv/2nM=A1/n=Tv/2nr=B1/n=v/21/nr=B1/n=v/21/nT T：收卷张力：收卷张力v v：收卷线速度：收卷线速度r r：片料卷绕半径：片料卷绕半径n n：收卷转速：收卷转速M M：转矩：转矩 (5)(5)熟化与存放熟化与存放熟化使粘度达到模压粘度范围并稳定后才能交付熟化使粘度达到模压粘度范围并稳定后才能交付使用。使用。存放要防止苯乙烯挥发，非渗透性薄膜密封包装。存放要防止苯乙烯挥发，非渗透性薄膜密封包装。2 2、配方、配方满足制品性能要求，考虑可模压性。满足制品性能要求，考虑可模压性。均匀性（制品性能），流动性（可模压性）均匀性（制品性能），流动性（可模压性）关键：选择树脂与填料的搭配。吸收能力高的填关键：选择树脂与填料的搭配。吸收能力高的填料与吸收能力低的填料的合理搭配，解决均匀性料与吸收能力低的填料的合理搭配，解决均匀性和流动性的有效途径。和流动性的有效途径。3 3、工艺参数、工艺参数(1)(1)一般参数一般参数见书见书P.96P.96(2)(2)参数计算参数计算上糊量与纤维输送量上糊量与纤维输送量切割机转速和纱团数切割机转速和纱团数刮板间隙刮板间隙所有参数均应根据实际情况选择适当系数。所有参数均应根据实际情况选择适当系数。4-44-4、模压工艺、模压工艺 模压工艺流程模压工艺流程见书见书P.97P.97图图4-264-26。模具预热模具预热涂脱模剂涂脱模剂料的称量料的称量料预热料预热成预成型成预成型装模装模压制压制脱模脱模打底及打底及辅助加工辅助加工检验检验成品成品后处理后处理压制前准备压制前准备压制压制4-4-1、压制前准备、压制前准备增加流动性增加流动性 便于装模便于装模 降低制品收缩率降低制品收缩率 降低成型压力降低成型压力 1 1、预热和预成型、预热和预成型压制前对模压料预先加热处理称为预热。压制前对模压料预先加热处理称为预热。目的：改善模压料的工艺性能目的：改善模压料的工艺性能预热方法：预热方法：t30mint30min，将模压料在室温下预先压成与制品，将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状称为预成型。可提高生产率。相似的形状称为预成型。可提高生产率。加热板预热加热板预热 红外线预热红外线预热 电烘箱预热（热鼓风）电烘箱预热（热鼓风）80100 远红外预热，远红外预热，6080 高频预热高频预热 2、装料量估算、装料量估算装料量装料量=（模压料模压料+V制品制品）103105%(1)简化计算法简化计算法复杂制品简化成一系列几何形状进行估算。复杂制品简化成一系列几何形状进行估算。(2)密度比较法：其它材料比较密度比较法：其它材料比较模压模压=材材/模压模压(1+)：密度：密度：质量：质量：35%(3)(3)铸型比较法：与密度比较法近似铸型比较法：与密度比较法近似3 3、脱模剂选用、脱模剂选用内脱模剂，外脱模剂内脱模剂，外脱模剂外脱模剂多用机油、油酸、硬脂酸用于酚外脱模剂多用机油、油酸、硬脂酸用于酚醛型模压料。醛型模压料。硅酯或有机硅用于环氧及环氧酚醛型模压硅酯或有机硅用于环氧及环氧酚醛型模压料。料。4-4-24-4-2、模压工艺参数、模压工艺参数 温度制度、压力制度温度制度、压力制度1、温度制度、温度制度包括：装模温度，升温速度，最高模压温度和恒包括：装模温度，升温速度，最高模压温度和恒温、降温以及固化温度。温、降温以及固化温度。(1)装模温度：装模温度：镁酚醛镁酚醛150170，氨酚醛、酚醛环，氨酚醛、酚醛环氧型氧型8090，结构复杂及大型制品装模温度在室，结构复杂及大型制品装模温度在室温温90。(2)升温速度升温速度一般采用一般采用1030/h，氨酚醛小尺寸制品，氨酚醛小尺寸制品12/min。(3)(3)最高模压温度最高模压温度主要依树脂放热曲线来确定，如：氨酚醛主要依树脂放热曲线来确定，如：氨酚醛8080开始缩聚，开始缩聚，140150140150最为激烈，最为激烈，180180固化反应逐渐完成，应将模压温度定在固化反应逐渐完成，应将模压温度定在180180左右。左右。工艺上温度的确定：升温速率趋于零的峰值温工艺上温度的确定：升温速率趋于零的峰值温度，先选取稍大于树脂固化温度，再通过工艺度，先选取稍大于树脂固化温度，再通过工艺性能试验最后制定合理的模压制度。性能试验最后制定合理的模压制度。(4)(4)保温时间保温时间指在成型压力和模压温度下保温的时间。指在成型压力和模压温度下保温的时间。作用是使制品固化完全和消除内应力。作用是使制品固化完全和消除内应力。取决于模压料固化反应时间，不稳定导热取决于模压料固化反应时间，不稳定导热时间。时间。影响因素：模压料品种，制品结构尺寸，影响因素：模压料品种，制品结构尺寸，加热装置的热效率及环境温度等。加热装置的热效率及环境温度等。书中列举了几种典型模压料的保温时间。书中列举了几种典型模压料的保温时间。见表见表4-144-14(5)(5)后固化处理后固化处理目的是提高制品固化反应程度，又称老化过程。目的是提高制品固化反应程度，又称老化过程。温度过高或时间过长反而使制品性能下降。温度过高或时间过长反而使制品性能下降。2 2、压力制度、压力制度(1)(1)成型压力成型压力取决于两个因素：取决于两个因素：填压料的种类及质量指标填压料的种类及质量指标制品结构形状尺寸制品结构形状尺寸由工艺由工艺性能试验确定。性能试验确定。成型压力是用单位压力表示的。成型压力是用单位压力表示的。单位压力定义：单位压力定义：制品在水平投影方向上单制品在水平投影方向上单位面积所承受的力位面积所承受的力P单单，选用压力时需知这，选用压力时需知这几个参数。几个参数。压机最大压力：压机最大压力：T，KN(1KN=0.1吨力吨力)表压：表压：P表表，MPa最大允许表压：最大允许表压：P最大最大，MPa制品水平投影面积：制品水平投影面积：f制品制品，cm2压机柱塞截面积：压机柱塞截面积：F柱塞柱塞，cm2压机效率系数：压机效率系数：k P单单f制品制品制品承受总压制品承受总压P表表 P最大最大P最大最大/T最大允许表压与最大压力关系最大允许表压与最大压力关系kP表表F柱塞柱塞=P单单f制品制品T=9.810-2 P最大最大F柱塞柱塞P表表=P单单f制品制品P最大最大9.8/T10-2(2)加压时机加压时机合理选择加压时机是保证制品质量的关键之一。合理选择加压时机是保证制品质量的关键之一。加压过早、过迟的缺陷。加压过早、过迟的缺陷。确定加压时机的三种方法：确定加压时机的三种方法：a、经验，树脂拉丝时、经验，树脂拉丝时b、温度指示，近凝胶温度（、温度指示，近凝胶温度（DSC测定）测定）c、在大量气体放出之前、在大量气体放出之前(3)排气排气防起泡、分层等。防起泡、分层等。图图4-33表示了压制过程压机行程的变化过程。表示了压制过程压机行程的变化过程。4-4-34-4-3、典型模压工艺与制品、典型模压工艺与制品 1 1、典型模压工艺、典型模压工艺快速、慢速两种，由模压料类型决定。书快速、慢速两种，由模压料类型决定。书中列举的快、慢速成型工艺的实例。中列举的快、慢速成型工艺的实例。2 2、模压制品常见缺陷分析、模压制品常见缺陷分析这是工艺学必须学会解决的问题。这是工艺学必须学会解决的问题。见书见书P.104105P.104105