复合材料工艺与设备复习资料

《复合材料工艺与设备》简答与论述（▲为重点内容）1、原材料（1）GF生产工艺中，浸润剂分为哪几种类型？它们的作用是什么？（概念题里有详解）（2）▲根据CF原丝的选择原则，生产CF常用的原丝种类有哪些？（聚丙烯睛纤维，沥青纤维，粘胶纤维）2、手糊成型工艺（1）▲根据手糊成型的工艺特点，说明对增强纤维和基体树脂的选择原则及常用GF制品和树脂的种类？P12-14（2）GFRP高级模具的基本要求？如何制备GFRP高级模具？P17-19（3）▲手糊成型工艺对外脱模剂的基本要求？并举例说明外脱模剂的主要类型及应用特点?P20-21（4）▲分析手糊成型工艺GFRP制品常见缺陷的原因如：表面发粘、气泡、流胶、胶衣层起皱、分层、固化不完全等。P29-313、RTM、喷射、热压釜工艺（1）喷射成型有哪几种形式？P32（2）喷射成型中垂流与浸渍不良原因是什么？如何防治？P35（3）热压釜主要结构及装置有哪些？P41（4）▲与其他工艺相比，RTM有哪些特点？P49（5）何为RIM、RRIM、SRIM工艺？（分别是反应注射模塑、增强型反应注射模塑、结构反应注射模塑）P51-544、夹层结构工艺（1）GFRP夹层结构的特点及应用。P56-57（2）聚氨酯泡沫塑料夹芯材料的生产原理。P66-68（3）金属蜂窝夹芯材料的生产流程。P61（4）蜂窝夹层结构生产中常见问题和解决方法。P64（5）泡沫夹层结构通常有哪几种制造方法。P665、模压成型工艺（1）▲SMC树脂糊包括哪些基本组分？P83（2）SMC中内脱模剂种类有哪些？作用机理如何？P91（3）▲SMC常用增稠剂的化学增稠机理如何？P86（4）▲SMC中低收缩添加剂的作用机理如何？P876、层压成型工艺（1）层压板的主要类型？P135（2）▲胶布生产的工艺参数？质量指标？以及相互关系？P136-139（3）▲在GFRP层压板热压曲线中，各个阶段的作用和目的？P148（4）如何解决层压板生产中出现的板材翘曲的问题？P151（5）卷管工艺原理及过程如何？P1567、缠绕成型工艺（1）缠绕成型工艺分为哪几类型？P159（2）▲切点法分析缠绕规律的主要内容？P169（3）▲纤维缠绕规律的实质是什么？何谓测地线缠绕、线性和发线性缠绕？(概念题型里有详解)（4）▲分析说明缠绕张力制度的内容及缠绕张力对制品性能的影响？P185-187（5）螺旋缠绕线型设计时，其参数选定赢注意哪些问题？P1838、连续成型工艺（1）▲连续成型工艺包括哪几种成型方法？P243（2）▲EPF法制管的工艺原理。P251（3）拉挤成型工艺参数包括哪些内容？拉挤成型设备包括哪些组成部分？P257（4）连续板生产工艺中，波纹（横波和纵波）形成的工作原理。P265（5）▲透明型连续波纹板生产工艺中，提高其透明性和耐老化性能的技术措施。P2639、热塑性复合材料（1）▲热塑性树脂基体的工艺性能包括哪些方面？P279（2）▲在FRTP成型加工中，聚合物基体可能产生降解的类型？避免聚合物降解的技术措施？P287-288（3）FRTP挤出成型的工艺原理。P299-301（4）▲注射成型工艺与挤出成型工艺的主要区别？(概念题型里有详解)（5）在FRTP冲压成型中，干法和湿法生产热塑性片状模塑料工艺有何区别?P353-35510、无机非金属复合材料（1）▲水泥基体的性能特点及对增强纤维的基本要求。P365P368（2）▲如何提高GRC中GF的抗碱性能。（3）氯氧镁水泥基复合材料包括哪些原料组份？以及对各原料组份的技术要求？P37411、连接于加工（1）复合材料常用连接方式分别为几种基本类型？P423（2）复合材料胶接工艺包括哪些内容？P428-434（3）选择胶粘剂的基本原则？胶黏剂的固化方式有哪些？P428/P434（4）复合材料机械连接基本形式?机械连接接头设计注意什么？P440（5）复合材料的机械加工具有哪些特点？具有哪些加工方法？P44912、综合题（1）▲在FRP设计和生产工艺中，可以采取哪些方法提高GFRP制品抗变形能力？（2）比较热塑性和热固性复合材料，应用汽车零部件各自的工艺与性能特点。（3）▲为了改善聚合物基复合材料的工艺性能，常用辅助材料的种类及作用？（4）分析手糊成型，模压成型，RTM，三种成型工艺的特点，说明他们的工艺范围及产品类型。《复合材料工艺与设备》基础概念1、增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备）（1）玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂；作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用；3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能（2）C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力（3）玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~1.5%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）；⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。2、手糊成型工艺与设备（1）手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工艺简单；4、易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；5、制品树脂含量高，耐腐蚀性好；缺点：1、生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；2、产品质量不易控制，性能稳定性不高；3、产品力学性能较低。（2）原材料选择原则：1、产品设计的性能要求；2、手糊成型工艺要求；3、价格便宜，材料容易取得。（3）聚合物基体的选择原则：1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为0.5-0.5pas。3、无毒或低毒；4、价格便宜。（4）增强纤维的选择原则：以玻璃纤维为例，工艺特点：1、很好的疏松性；2、铺覆的变形性；3、纤维的均匀性。先进手糊法的种类：喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。（5）RTM（树脂传递模塑）基本工艺过程：将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模、后加工而成制品。（6）RTM的工艺特点：这要设备投资少，即用地吨位压机能生产较大的制品；生产的制品两面光滑、尺寸稳定、容易组合；允许制品带有加强筋、镶嵌件和附着物，可将制品制成泡沫夹层结构，设计灵活，从而获得最佳结构；制造模具时间短，可在短期内投产；对树脂和填料的适用性广泛；生产周期短，劳动强度低，原材料损耗少；产品后加工少；RTM是闭模成型工艺，单体挥发少，环境污染小。（7）玻璃钢高级模具的概念：指用玻璃钢制作的，可获得“镜面效果”的，高光泽度、高平整度的守护制品的模具。（8）高级模具的要求：有足够的强度和刚度；模具表面胶衣要有一定的硬度和耐热性，能够承受树脂固化时的收缩、放热等效果；模具工作表面外形尺寸准确、平面平顺，无潜藏气泡和针孔等弊病；模具表面光泽度为80-90光泽单位，或侧目应有清晰的镜面反光；经抛光后的模具表面残留划痕度0.1UM.（9）脱模剂类型：薄膜型脱模剂、混合型脱模剂、蜡型脱模剂。（10）脱模剂应具备条件：不腐蚀模具，不影响树脂的固化，对树脂粘附力小；成膜时间短，成膜均与、光滑；操作简单，使用安全，价格便宜；选用脱模剂是应注意，脱模剂的使用温度应高于固化温度。3、复材的夹层结构方法（1）概念：夹层结构是由高强度蒙皮和轻质夹芯材料所构成的一种结构形式。玻璃钢夹层结构为玻纤布蜂窝或泡沫塑料等所组成的结构材料。分类：玻璃钢夹层结构按其所用夹芯材料类别通常可分为三种，即泡沫夹层结构、玻板夹层结构和蜂窝夹层结构。（2）GFRP的夹层结构的力学意义：简支梁的三点弯曲、分析挠度、跨距长度、P值、分材料E值与J惯性矩1bh3/12（3）硬质聚氨酯泡沫塑料夹心生产工艺原理硬质聚氨酯泡沫塑料的制造分一步法和两步法。一步法是将所有的原料按配方混合在一起而形成泡沫塑料；二步法又分为预聚法和半预聚法两种，预聚法是使异氰酸酯先与聚酯或聚醚反应生成预聚体，在加入其他组分而形成泡沫塑料；半预聚法是使部分聚酯或聚醚先与所有的异氰酸酯作用，而后再加入剩余的聚酯或聚醚与其他组分的混合物使其成为泡沫塑料。⑴聚氨酯的生成：异氰酸酯+聚酯或聚醚的羟基，同时与水反应生成CO2而发泡。⑵泡沫的形成：聚氨酯泡沫塑料在形成过程中，始终伴有复杂的化学反应，可归纳为6种。①链增长反应。指异氰酸酯或聚酯生成聚氨酯的反应，即异氰酸酯与羟基之间反应……NCO+OH……→……N—C—O……②放气反应。指异氰酸酯与水作用放出CO2的反应……NCO+HOH→{……N—C—O……}→……N—H+CO2氨基甲酸胺③与异氰酸酯的反应，这是②中生成的胺又与异氰酸酯作用形成脲的衍生物反应。O=H—O=H—H——……NH2+OCN……→……N—C—N……④联和支化反应。指氨基甲酸酯中的氮原子上的氢与异氰酸酯反应。这一反应可使线型聚合物形成支化和交联结构。……O—C—NH……+OCN……→……O—C—NO=C—NH……⑤缩二脲的形成反应。它是由脲衍生物与异氰酸酯反应生成的。……NH—C—NH……+OCN→……NH—C—NO=C—NH⑥带有羧基聚酯与异氰酸酯反应。……COOH+OCN→C—NH……+CO2↑上述六种化学反应，在制造泡沫塑料时，起聚合和发泡两种作用，必须平衡进行。4、模压成型工艺：（1）概念：将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下，固化成型制品的一种方法。（2）模压料：1、高强度短纤维模压料，其基本组成为：短纤维增强材料、树脂基体和辅助材料；2、smc片状模压料（3）两种模压料的区别：树脂基体的不同，前面一种主要是环氧，后面一种主要是UP；工艺参数，尤其是成型压力不同，SMC的成型压力相对较低；产品类型不同，前者为高精度的零部件，后者多为薄膜类产品；生产效率不同，SMC由于增稠作用，其生产周期大大缩短；产品使用性能，前者力学、绝缘性突出，后者综合性能好，性价比好。（4）层压板典型的热压曲线分析：第一阶段：为预热阶段。一般从室温到开始显著反应时的温度，这一阶段称为预热阶段。预热的目的主要是使胶布中的树脂融化，使挥发物跑掉，熔融树脂进一步浸渍玻璃布。此时压力一般为全压的1/3~1/2；第二阶段：为中间保温阶段。这一阶段的作用在于使胶布在较低的反应速度下进行固化。保温时间的长短主要取决于胶布老嫩程度及板料的厚度。在这一阶段应密切注意树脂沿钢板边缘流出情况。当流出的树脂已经凝胶，即不能拉成丝时，应立即加全压，并随即升温。第三阶段：为升温阶段。这一阶段H—O=H——O=O=—O=O=O=作用在于逐步提高反应温度，加快固化反应速度。一般来讲升温速度不宜过快。因为加热过快，则引起固化反应激烈，放热集中，在玻璃钢板材中容易产生缺陷，如裂缝、分层等。第四阶段：为热压保温阶段。这一阶段的作用在于使树脂获得充分固化。所选择的温度主要取决于树脂的固化特性、时间和板材的厚度。第五阶段：为冷却阶段。在保压的情况下，采用自然冷却或强制冷却到室温，而后去除压力取出制品。（5）SMC的组成材料及要求：其主要树脂糊（基体材料）和玻璃纤维（增强材料）组成，其中树脂糊由不饱和聚酯及辅助剂（引发剂、交联剂及阻聚剂）、增稠剂、低收缩填加剂、填料、颜料、内脱模剂等组分组成的。不饱和聚酯树脂应满足要求：低粘度，便于浸渍玻璃纤维；易于同增稠剂反应，满足增稠要求；固化迅速，提高生产效率；热强度较高，保证制件脱模是不至于损坏；有足够的韧性，在制件发生某些变形是不致开裂。增强材料（玻璃纤维）应满足的要求：易切割；易分散；浸渍性好；抗静电；流动性好；强度高。引发剂应满足的要求：储存、操作安全；室温下不