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山東省恒信復(fù)合材料有限公司

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新聞資訊

玻璃鋼熱塑性復(fù)合材料成型工藝!

文章出處:山東恒信官網(wǎng)   責(zé)任編輯:網(wǎng)絡(luò)部   發(fā)布時(shí)間:2015-10-26 16:31:00    點(diǎn)擊數(shù):-   【

熱塑性復(fù)合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)各種熱塑性樹(shù)脂的總稱,國(guó)外稱FRTP(Fiber Rinforced Thermo Plastics)。由于熱塑性樹(shù)脂和增強(qiáng)材料種類(lèi)不同,其生產(chǎn)工藝和制成的復(fù)合材料性能差別很大。

從生產(chǎn)工藝角度分析,塑性復(fù)合材料分為短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料兩大類(lèi):

一、短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

①注射成型工藝;

②擠出成型工藝;

③離心成型工藝。

二、連續(xù)纖維增強(qiáng)及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

①預(yù)浸料模壓成型;

②片狀模塑料沖壓成型;

③片狀模塑料真空成型;

④預(yù)浸紗纏繞成型;

⑤拉擠成型。

熱塑性復(fù)合材料的特殊性能如下:

(1)密度小、強(qiáng)度高 熱塑性復(fù)合材料的密度為1.1~1.6g/cm3,僅為鋼材的1/5~1/7,比熱固性玻璃鋼輕1/3~1/4。它能夠以較小的單位質(zhì)量獲得更高的機(jī)械強(qiáng)度。一般來(lái)講,不論是通用塑料還是工程塑料,用玻璃纖維增強(qiáng)后,都會(huì)獲得較高的增強(qiáng)效果,提高強(qiáng)度應(yīng)用檔次。

(2)性能可設(shè)計(jì)性的自由度大 熱塑性復(fù)合材料的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能,都是通過(guò)合理選擇原材料種類(lèi)、配比、加工方法、纖維含量和鋪層方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于熱塑性復(fù)合材料的基體材料種類(lèi)比熱固性復(fù)合材料多很多,因此,其選材設(shè)計(jì)的自由度也就大得多。

(3)熱性能 一般塑料的使用溫度為50~100℃,用玻璃纖維增強(qiáng)后,可提高到100℃以上。尼龍6的熱變形溫度為65℃,用30%玻纖增強(qiáng)后,熱形溫度可提高到190℃。聚醚醚酮樹(shù)脂的耐熱性達(dá)220℃,用30%玻纖增強(qiáng)后,使用溫度可提高到310℃,這樣高的耐熱性,熱固性復(fù)合材料是達(dá)不到的。熱塑性復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)比未增強(qiáng)的塑料低1/4~1/2,能夠降低制品成型過(guò)程中的收縮率,提高制品尺寸精度。其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3~0.36W(㎡·K),與熱固性復(fù)合材料相似。

(4)耐化學(xué)腐蝕性 復(fù)合材料的耐化學(xué)腐蝕性,主要由基體材料的性能決定,熱塑性樹(shù)脂的種類(lèi)很多,每種樹(shù)脂都有自己的防腐特點(diǎn),因此,可以根據(jù)復(fù)合材料的使用環(huán)境和介質(zhì)條件,對(duì)基體樹(shù)脂進(jìn)行優(yōu)選,一般都能滿足使用要求。熱塑性復(fù)合材料的耐水性優(yōu)于熱固性復(fù)合材料。

(5)電性能 一般熱塑性復(fù)合材料都具有良好的介電性能,不反射無(wú)線電電波,透過(guò)微波性能良好等。由于熱塑性復(fù)合材料的吸水率比熱固性玻璃鋼小,故其電性能優(yōu)于后者。在熱塑性復(fù)合材料中加入導(dǎo)電材料后,可改善其導(dǎo)電性能,防止產(chǎn)生靜電。

(6)廢料能回收利用 熱塑性復(fù)合材料可重復(fù)加工成型,廢品和邊角余料能回收利用,不會(huì)造成環(huán)境污染。

由于熱塑性復(fù)合材料有很多優(yōu)于熱固性玻璃鋼的特殊性能,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,從國(guó)外的應(yīng)用情況分析,熱塑性復(fù)合材料主要用于車(chē)輛制造工業(yè)、機(jī)電工業(yè)、化工防腐及建筑工程等方面。

1、注射成型工藝

注射成型是熱塑性復(fù)合材料的主要生產(chǎn)方法,歷史悠久,應(yīng)用廣。其優(yōu)點(diǎn)是:成型周期短,能耗小,產(chǎn)品精度高,一次可成型開(kāi)關(guān)復(fù)雜及帶有嵌件的制品,一模能生產(chǎn)幾個(gè)制品,生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是不能生產(chǎn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品和對(duì)模具質(zhì)量要求較高。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平,注射成型的產(chǎn)品為5kg,最小到1g,這種方法主要用來(lái)生產(chǎn)各種機(jī)械零件,建筑制品,家電殼體,電器材料,車(chē)輛配件等。

2、擠出成型工藝

擠出成型是熱塑性復(fù)合材料制品生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的工藝之一。其主要特點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程連續(xù),生產(chǎn)效率高,設(shè)備簡(jiǎn)單,技術(shù)容易掌握等。擠出成型工藝主要用于生產(chǎn)管、棒、板及異型斷面型等產(chǎn)品。增強(qiáng)塑料管玻纖增強(qiáng)門(mén)窗異型斷面型材,在我國(guó)有很大市場(chǎng)。擠出成型復(fù)合材料制品的工藝流程如下:

3、纏繞成型工藝

熱塑性復(fù)合材料的纏繞成型工藝原理和纏繞機(jī)設(shè)備與熱固性玻璃的一樣,不同的是熱塑性復(fù)合材料纏繞制品的增強(qiáng)材料不是玻纖粗紗,而是經(jīng)過(guò)浸膠(熱塑性樹(shù)脂)的預(yù)浸紗。因此,需要在纏繞機(jī)上增加預(yù)浸紗預(yù)熱裝置和加熱加壓輥。纏繞成型時(shí),先將預(yù)浸紗加熱到軟化點(diǎn),再與芯模的接觸點(diǎn)加熱,并加壓輥加壓,使其熔接成一個(gè)整體。

4、熱塑性復(fù)合材料拉擠成型

熱塑性復(fù)合材料的拉擠成型工藝與熱固性玻璃鋼的基本相似。只要把進(jìn)入模具前的浸膠方法加以改造,生產(chǎn)熱固性玻璃鋼的設(shè)備便可使用。生產(chǎn)熱塑性復(fù)合材料拉擠產(chǎn)品的增強(qiáng)材料有兩種:一種是經(jīng)過(guò)浸膠的預(yù)浸紗或預(yù)浸帶,另一種是未浸膠的纖維或纖維帶。

5、焊接層合法

此法系利用熱塑性復(fù)合材料的可焊性,生產(chǎn)復(fù)合材料板材。其方法如下:先在工作臺(tái)上壓鋪一層預(yù)浸料(一般寬500mm),鋪第二層浸料時(shí),開(kāi)動(dòng)壓輥的焊接器,使預(yù)浸料進(jìn)入壓輥下,焊接器使上下兩層預(yù)浸料在幾秒鐘內(nèi)同時(shí)受熱熔化,當(dāng)機(jī)器向前移動(dòng)時(shí),預(yù)浸料在壓輥的壓力(0.3MPa)作用下粘合成一體。如此重復(fù),可生產(chǎn)任意厚度的板材。

6、熱塑性片狀模塑料制品沖壓成型工藝

熱塑性片狀模塑制品沖壓成型與熱固性SMC壓制成型不同,它要先將坯料預(yù)熱,然后再放放模具加壓成型。

7、熱塑性復(fù)合材料的連接技術(shù)

熱塑性復(fù)合材料的連接方法很多,例舉如下:

①、鉚接 用于熱塑性復(fù)合材料鉚接用的鉚釘,一般都是用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制造,是用拉擠棒材制造。施工時(shí),鉚釘預(yù)熱到可以加壓塑變的溫度,鉚釘與孔徑應(yīng)能?chē)?yán)密配合,不能大,也不能小。也可以用金屬螺栓。鉚接的優(yōu)點(diǎn)是耐沖擊性好,無(wú)電化學(xué)腐蝕,價(jià)格便宜。

②、焊接 熱塑性復(fù)合材料的焊接處理,是將被連接材料的焊接表面加熱到熔化狀態(tài),然后搭接加壓,使之接成一體。復(fù)合材料焊接原理與塑料焊接相似,但必須注意焊接處的纖維增強(qiáng)效果不能降低很多。

③、管件對(duì)接焊 熱塑性復(fù)合材料管的對(duì)接焊方法有直接對(duì)接和補(bǔ)強(qiáng)對(duì)接焊兩種。這種連接方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,可在現(xiàn)場(chǎng)施工,不需對(duì)管子進(jìn)行機(jī)械加工,連接強(qiáng)度高,不易斷裂。缺點(diǎn)是成本高,工藝要求嚴(yán)格,要保證尺寸緊密配合。

④、纏繞焊接 用預(yù)浸帶沿焊縫手工或機(jī)械纏繞,同是用火焰噴槍對(duì)接觸點(diǎn)加熱熔融,使之與被連接件粘牢。選擇預(yù)浸帶時(shí),要注意纖維的方向和含量。此法較實(shí)用,被連接材料能保留較好的性能,但易出現(xiàn)加熱不均的現(xiàn)象。

⑤、薄板超聲波焊接 此法是用超聲波對(duì)被連接處進(jìn)行加熱焊接,一般能夠獲得較高的連接強(qiáng)度。

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