FRP的成形方法!.doc

1、FRP 的成形方法!(1）手糊成形法（HLU）：是用人工所基体浸渍在增强材料上拉展重叠于模上，至所需厚度，在室温常压下使基体固化而成形。（2）喷射成形法（SU 可 SPU）：把粗纱一边连续不断的切断一边同基体一同喷在模具上，直堆积到所需的厚度把他压紧整形，在室温常压下成型。（3）树脂传递成型法（TRM）：在模内置入增强材料之后合模并夹紧，从规定的位置压入基体，并使其固化成型。（4）冷压成形（CP）：主要是把预成型的增强材料（叫做预型件：PF 或 PM）放置于阴模，然后把加入固化剂、填料。着色剂等混合搅拌之后的基体树脂注入其内，用压机在阳模上以比较低的压力压制，在几呼接近室温的温度下使其固化成型

2、。（5）金属对模模塑法（MMD）：用阴阳一对金属模具，加高压的同时加热，使其快速固化成型。把采用预型件的方法叫做预成型法，把用片状成型材料（SMC）的方法叫做 SMC 法，把用块状成型材料（BMC）方法叫做 BMC 法。（6）纤维缠绕成型（FW）：用粗纱或长纤维，一边连续是含浸基体，一边缠在回转体状的模具上成型的方法。（7）拉挤成型法（PULT）：把含浸了基体的增强材料引入并通过已加热的一定断面的模具，使其快速化，连续地拉齐成型。（8）真空袋法（VB）：把含浸基体的增强材料，叠置在模具上并用塑料薄膜将它密封，用真空把增强材料内部及周伟的空气和剩剩余的基体同时赶出并固化成型。（9）热压法（AC）

3、什么是挤拉玻璃钢!挤拉是一种生产玻璃钢线性型材的工艺，它所生产的高性能的空间时代的复合材料适合门窗制造业的使用。 连续玻璃纤维增强材料以无捻粗纱和毡片形式通过一树脂浸渍站从而在玻璃纤维外面被覆上特殊配方的热固 性树脂混合物。被覆了树脂的玻璃纤维材料组合起来经过成形导向装置并通过模具被拉出来，在模具中受到 压力和热的作用，树脂固化，从而得到一种高强度的型材，在离开挤拉机后这种型材可以立即被使用。该工 艺过程是不可逆的，它不能再次被熔化或重新成形。这与 PVC（聚氯乙烯）不同。PVC 在热的作用下会变形。 用于玻璃钢挤拉的树脂是热固性的，而 PVC 是热塑性的树脂。在拉挤工艺中，在热和压力作用下，

4、热固性树脂与玻璃纤维形成一种新的惰性材料，它不受温度的影响。温度增加到350F（176C）以前，挤拉玻璃钢 的物理性质都不会改变，而聚氯乙烯在温度达到 155F （69C）时就不稳定了。玻璃钢的知识玻璃钢即玻璃纤维增强塑料，是国外 20 世纪初开发的一种新型复合材料，它具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔音等诸多优点。 玻璃钢制品采用中碱玻璃纤维无捻粗纱及其织物作为增强材料，采用不饱和树脂作为基体材料，经过特殊工艺将这两种材料复合，并添加其它矿物填料，再通过加热固化，拉挤成各种不同截面的空腹型材加工而成。具体来讲玻璃钢制品的主要特点是：抗老化、高强度。玻璃钢型材的空腹腹腔内不用钢板作为内衬，不

5、需要任何单体材料辅助增强，完全依靠自身结构支撑。由于以玻璃纤维及其织物作为增强材料，经树脂粘接后无毛丝裸露，经机械拉挤热固化成型，因此抗折、抗弯、抗变形。耐腐蚀、寿命长。玻璃钢属于优质复合材料。它对酸、碱、盐、油等各种腐蚀介质都具有特殊的防腐功能，不会发生锈蚀。普通PVC 寿命为 15 年，而玻璃钢寿命为 50 年，与建筑物基本同寿命。玻璃钢俗 称 玻 璃 钢FRP(Fiber Reinforced Plastics)即 纤 维 强 化 塑 料 ， 一 般 指 用 玻 璃 纤 维 增 强 不 饱 和 聚 脂 、环 氧 树 脂 与 酚 醛 树 脂 基 体 。以 玻 璃 纤 维 或 其 制 品 作

6、 增 强 材 料 的 增 强 塑 料 ， 称 谓 为 玻 璃 纤 维 增 强 塑 料 ， 或 称 谓 玻 璃钢 。 由 于 所 使 用 的 树 脂 品 种 不 同 ， 因 此 有 聚 酯 玻 璃 钢 、 环 氧 玻 璃 钢 、 酚 醛 玻 璃 钢 之 称 。 理 化 性 能玻 璃 具 有 硬 而 易 碎 ， 具 有 很 好 的 透 明 性 以 及 耐 高 温 、 耐 腐 蚀 等 性 能 ； 同 时 钢 铁 很 硬 并且 不 易 碎 ， 也 具 有 耐 高 温 的 特 点 。 于 是 人 们 开 始 想 ， 如 果 能 制 造 一 种 既 具 有 玻 璃 的 硬 度 、耐 高 温 、 抗 腐 蚀

7、 的 性 质 ， 又 具 有 钢 铁 一 样 坚 硬 不 碎 的 特 点 ， 那 这 种 材 料 一 定 会 大 有 用 途 。人 们 经 过 研 究 试 验 ， 终 于 制 出 了 这 样 一 种 复 合 材 料 。 它 ， 就 是 能 与 钢 铁 比 肩 而 立 的 玻璃 钢 。我 们 先 来 看 一 个 试 验 ， 了 解 了 解 它 的 性 能 优 良 与 否 。在 一 个 群 山 环 抱 、 绿 树 成 荫 的 山 谷 里 ， 一 次 试 验 正 在 进 行 。 远 在 二 百 米 以 外 的 掩 体 后的 人 们 ， 眼 睛 都 盯 着 山 谷 中 央 放 着 的 一 个 氧 气

8、瓶 。 空 气 压 缩 机 有 节 奏 地 转 动 着 ， 通 过 合 金钢 管 道 向 那 氧 气 瓶 不 断 地 充 气 。 压 力 表 上 的 指 针 牵 动 着 每 个 人 的 心 。 读 数 从 100200400500 渐 渐 上 升 ， 直 到 公 斤 1 平 方 厘 米 时 ， 只 听 得 一 声 震 天 巨 响 ， 氧 气瓶 爆 炸 了 ！ 周 围 的 人 们 欢 呼 着 跳 起 来 ： “成 功 了 ！ ”氧 气 瓶 是 一 种 耐 高 压 容 器 。 它 所 承 受 的 工 作 压 力 是 公 斤 /平 方 厘 米 。 为 了 使 用安 全 ， 制 造 时 要 求 它 能

9、 忍 受 三 倍 的 工 作 压 力 ， 即 公 斤 /平 方 厘 米 。 不 爆 裂 ， 才 算 合格 。 上 面 试 验 的 氧 气 瓶 ， 远 远 超 出 了 设 计 要 求 。 这 是 用 什 么 钢 材 制 成 的 呢 ？ 是 玻 璃 钢 ， 更为 确 切 的 说 ， 是 玻 璃 与 塑 料 复 合 在 一 起 制 成 的 。玻 璃 是 硬 而 脆 的 材 料 ， 一 摔 就 碎 ， 这 带 有 玻 璃 名 的 玻 璃 钢 经 得 起 摔 吗 ？ 于 是 又 进 行 了新 的 试 验 。将 另 一 只 玻 璃 钢 氧 气 瓶 充 气 到 公 斤 /平 方 厘 米 ， 然 后 从 山

10、顶 上 滚 下 山 谷 。 它 与嶙 峋 的 岩 石 碰 撞 着 ， 一 直 滚 到 谷 底 仍 然 没 有 爆 裂 。 玻 璃 钢 氧 气 瓶 经 过 了 质 量 鉴 定 考 试 。一 般 玻 璃 的 耐 拉 强 度 只 有 普 通 钢 材 的 八 分 之 一 。 把 玻 璃 融 化 ， 拉 成 只 有 头 发 直 径 的 十几 分 之 一 那 么 细 的 玻 璃 纤 维 ， 原 来 又 硬 又 易 碎 的 玻 璃 就 变 成 了 又 软 又 耐 拉 的 玻 璃 纤 维 ， 其耐 拉 强 度 可 增 加 十 几 倍 。大 家 都 知 道 ， 水 泥 块 耐 压 ， 钢 材 耐 拉 。 用 钢

11、 材 作 筋 骨 ， 水 泥 砂 石 作 肌 肉 ， 让 它 们 凝 为一 体 ， 互 相 取 长 补 短 ， 变 得 坚 强 无 比 这 就 是 钢 筋 混 凝 土 。同 样 ， 如 我 们 用 玻 璃 纤 维 作 筋 骨 ， 用 合 成 树 脂 （ 酚 醛 塑 料 、 环 氧 树 脂 及 聚 酯 树 脂 ） 作肌 肉 ， 让 它 们 凝 为 一 体 ， 制 成 的 材 料 ， 其 抗 拉 强 度 可 与 钢 材 相 媲 美 因 此 得 名 叫 玻 璃 钢 。用 途玻 璃 钢 是 近 五 十 多 年 来 发 展 迅 速 的 一 种 复 合 材 料 。 玻 璃 纤 维 的 产 量 的 都 是

12、用 来制 造 玻 璃 钢 。 玻 璃 钢 古 硬 度 高 ， 比 钢 材 轻 得 多 。 喷 气 式 飞 机 上 用 它 作 油 箱 和 管 道 ， 可 减 轻飞 机 的 重 量 。 登 上 月 球 的 宇 航 员 们 ， 他 们 身 上 背 着 的 微 型 氧 气 瓶 ， 也 是 用 玻 璃 钢 制 成 的 。玻 璃 钢 加 工 容 易 ， 不 锈 不 烂 ， 不 需 油 漆 。 我 国 已 广 泛 采 用 玻 璃 钢 制 造 各 种 小 型 汽 艇 、 救 生艇 、 游 艇 ， 以 及 汽 车 制 造 业 等 ， 节 约 了 不 少 钢 材 。 艺 术 界 还 用 玻 璃 钢 来 做 雕

13、塑 ， 电 影 界 用来 做 道 具 ， 既 方 便 快 捷 ， 又 省 成 本 可 以 仿 制 很 多 种 材 料 效 果 受 到 人 们 的 欢 迎 化 工 厂也 采 用 酚 醛 树 脂 的 玻 璃 钢 代 替 不 锈 钢 做 各 种 耐 腐 蚀 设 备 ， 大 大 延 长 了 设 备 寿 俞 。 玻 璃 钢元 磁 性 ， 不 阻 挡 电 磁 波 通 过 。 用 它 来 做 导 弹 的 雷 达 罩 ， 就 好 比 给 导 弹 戴 上 了 一 副 防 护 眼 镜 ，既 不 阻 挡 雷 达 的 “视 线 ”， 又 起 到 防 护 作 用 。 现 在 ， 许 多 导 弹 和 地 面 雷 达 站

14、的 雷 达 罩 都 是 玻璃 钢 制 造 的 。 进 入 21 世 纪 ， 根 据 玻 璃 钢 的 良 好 的 透 波 性 ， 这 个 方 面 的 性 能 ， 随 着 手 机 通讯 的 广 泛 流 行 ， 玻 璃 钢 广 泛 被 应 用 于 制 造 2G 和 3G 天 线 外 罩 ， 玻 璃 钢 以 其 良 好 的 可 成 形性 能 ， 外 观 的 可 美 化 性 ， 起 到 了 很 好 的 小 区 美 化 作 用 ， 这 方 面 的 产 品 有 方 柱 线 罩 ， 仿 真 石 ，野 外 应 用 的 美 化 树 等 玻 璃 钢 还 为 提 高 体 育 运 动 的 水 乎 立 下 了 汗 马 功

15、 劳 。 自 从 有 撑 竿 跳 高 这项 运 动 以 来 ， 运 动 员 使 用 木 制 撑 竿 创 造 的 最 高 纪 录 是 米 。 后 来 使 用 了 竹 竿 。 到一 九 四 二 年 ， 把 纪 录 提 高 到 了 米 。 竹 竿 的 优 点 是 轻 而 富 有 弹 性 ， 欠 缺 之 处 是 下 端粗 而 上 端 细 ， 再 要 提 高 记 录 有 很 大 困 难 ， 于 是 人 们 又 用 铝 合 金 竿 代 替 竹 竿 ， 它 虽 然 轻 而牢 固 ， 但 弹 性 不 足 。 这 样 ， 从 一 九 四 二 年 到 一 九 五 七 年 ， 十 五 年 时 间 ， 撑 竿 跳 高

16、 的 最 高 纪录 仅 仅 提 高 了 厘 米 。 但 自 从 新 的 玻 璃 钢 撑 竿 出 现 以 后 ， 由 于 它 轻 而 富 于 弹 性 ， 纪 录 飞 速上 升 ， 如 今 的 撑 杆 跳 高 纪 录 已 经 超 过 了 米 大 关 。 在 今 天 ， 玻 璃 钢 也 被 大 量 应 用 在 人 们 的生 活 方 面 ， 人 们 亲 切 地 把 它 叫 “玻 璃 钢 ”， 由 于 它 的 某 些 特 殊 品 种 仍 能 保 留 许 多 玻 璃 的 优 点 ，如 透 明 性 ， 于 是 人 们 用 它 作 为 窗 户 玻 璃 ， 既 能 遮 挡 阳 光 中 的 紫 外 线 ， 又 能

17、 使 居 室 明 亮 。 人们 还 把 它 用 来 制 作 各 种 坚 固 耐 用 的 生 活 日 常 用 品 。 如 浴 具 、 厨 房 用 具 、 梳 洗 用 具 等 。玻 璃 钢 的 含 义 玻 璃 钢 学 名 玻 璃 纤 维 增 强 塑 料 。 它 是 以 玻 璃 纤 维 及 其 制 品 （ 玻 璃 布 、 带 、 毡 、 纱 等 ）作 为 增 强 材 料 ， 以 合 成 树 脂 作 基 体 材 料 的 一 种 复 合 材 料 。 复 合 材 料 的 概 念 是 指 一 种 材 料 不能 满 足 使 用 要 求 ， 需 要 由 两 种 或 两 种 以 上 的 材 料 复 合 在 一 起

18、 ， 组 成 另 一 种 能 满 足 人 们 要 求的 材 料 ， 即 复 合 材 料 。 例 如 ， 单 一 种 玻 璃 纤 维 ， 虽 然 强 度 很 高 ， 但 纤 维 间 是 松 散 的 ， 只 能承 受 拉 力 ， 不 能 承 受 弯 曲 、 剪 切 和 压 应 力 ， 还 不 易 做 成 固 定 的 几 何 形 状 ， 是 松 软 体 。 如 果用 合 成 树 脂 把 它 们 粘 合 在 一 起 ， 可 以 做 成 各 种 具 有 固 定 形 状 的 坚 硬 制 品 ， 既 能 承 受 拉 应 力 ，又 可 承 受 弯 曲 、 压 缩 和 剪 切 应 力 。 这 就 组 成 了 玻

19、 璃 纤 维 增 强 的 塑 料 基 复 合 材 料 。 由 于 其 强度 相 当 于 钢 材 ， 又 含 有 玻 璃 组 分 ， 也 具 有 玻 璃 那 样 的 色 泽 、 形 体 、 耐 腐 蚀 、 电 绝 缘 、 隔 热等 性 能 ， 象 玻 璃 那 样 ， 历 史 上 形 成 了 这 个 通 俗 易 懂 的 名 称 “玻 璃 钢 ”， 这 个 名 词 是 由 原 国 家建 筑 材 料 工 业 部 部 长 赖 际 发 同 志 于 1958 年 提 出 的 ， 由 建 材 系 统 扩 至 全 国 ， 现 在 还 普 遍 地采 用 着 。 由 此 可 见 ， 玻 璃 钢 的 含 义 就 是

20、指 玻 璃 纤 维 作 增 强 材 料 、 合 成 树 脂 作 粘 结 剂 的 增 强塑 料 ， 国 外 称 玻 璃 纤 维 增 强 塑 料 。 随 着 我 国 玻 璃 钢 事 业 的 发 展 ， 作 为 塑 料 基 的 增 强 材 料 ，已 由 玻 璃 纤 维 扩 大 到 碳 纤 维 、 硼 纤 维 、 芳 纶 纤 维 、 氧 化 铝 纤 维 和 碳 化 硅 纤 维 等 ， 无 疑 地 ，这 些 新 型 纤 维 制 成 的 增 强 塑 料 ， 是 一 些 高 性 能 的 纤 维 增 强 复 合 材 料 ， 再 用 玻 璃 钢 这 个 俗 称就 无 法 概 括 了 。 考 虑 到 历 史 的

21、由 来 和 发 展 ， 通 常 采 用 玻 璃 钢 复 合 材 料 ， 这 样 一 个 名 称 就 较全 面 了 。FRP 材 料 有 哪 些 特 性 优 点 和 不 足 一 、 FRP 有 如 下 特 性 。(1)轻 质 高 强相 对 密 度 在 1.52.0 之 间 ， 只 有 碳 钢 的 1/41/5， 可 是 拉 伸 强 度 却 接 近 ， 甚 至 超 过 碳素 钢 ， 而 比 强 度 可 以 与 高 级 合 金 钢 相 比 。 因 此 ， 在 航 空 、 火 箭 、 宇 宙 飞 行 器 、 高 压 容 器 以及 在 其 他 需 要 减 轻 自 重 的 制 品 应 用 中 ， 都 具

22、有 卓 越 成 效 。 某 些 环 氧 FRP 的 拉 伸 、 弯 曲 和压 缩 强 度 均 能 达 到 400Mpa 以 上 。 部 分 材 料 的 密 度 、 强 度 和 比 强 度 见 表 1-1。 (2)耐 腐 蚀 性 能 好FRP 是 良 好 的 耐 腐 材 料 ， 对 大 气 、 水 和 一 般 浓 度 的 酸 、 碱 、 盐 以 及 多 种 油 类 和 溶 剂 都有 较 好 的 抵 抗 能 力 。 已 应 用 到 化 工 防 腐 的 各 个 方 面 ， 正 在 取 代 碳 钢 、 不 锈 钢 、 木 材 、 有 色金 属 等 。(3)电 性 能 好是 优 良 的 绝 缘 材 料

23、， 用 来 制 造 绝 缘 体 。 高 频 下 仍 能 保 护 良 好 介 电 性 。 微 波 透 过 性 良 好 ，已 广 泛 用 于 雷 达 天 线 罩 。(4)热 性 能 良 好FRP 热 导 率 低 ， 室 温 下 为 1.251.67kJ/（ mhK） ， 只 有 金 属 的 1/1001/1000， 是优 良 的 绝 热 材 料 。 在 瞬 时 超 高 温 情 况 下 ， 是 理 想 的 热 防 护 和 耐 烧 蚀 材 料 ， 能 保 护 宇 宙 飞 行器 在 2000 以 上 承 受 高 速 气 流 的 冲 刷 。 (5)可 设 计 性 好 可 以 根 据 需 要 ， 灵 活 地

24、 设 计 出 各 种 结 构 产 品 ， 来 满 足 使 用 要 求 ， 可 以 使 产 品 有 很 好的 整 体 性 。 可 以 充 分 选 择 材 料 来 满 足 产 品 的 性 能 ， 如 ： 可 以 设 计 出 耐 腐 的 ， 耐 瞬 时 高 温 的 、 产品 某 方 向 上 有 特 别 高 强 度 的 、 介 电 性 好 的 ， 等 等 。(6)工 艺 性 优 良 可 以 根 据 产 品 的 形 状 、 技 术 要 求 、 用 途 及 数 量 来 灵 活 地 选 择 成 型 工 艺 。 工 艺 简 单 ， 可 以 一 次 成 型 ， 经 济 效 果 突 出 ， 尤 其 对 形 状 复

25、 杂 、 不 易 成 型 的 数 量 少 的产 品 ， 更 突 出 它 的 工 艺 优 越 性 。二 、 不 能 要 求 一 种 FRP 来 满 足 所 有 要 求 ， FRP 不 是 万 能 的 ， FRP 也 有 以 下 一 些 不足 之 处 。(1) 弹 性 模 量 低FRP 的 弹 性 模 量 比 木 材 大 两 倍 ， 但 比 钢 （ E=2.1106） 小 10 倍 ， 因 此 在 产 品 结 构 中常 感 到 刚 性 不 足 ， 容 易 变 形 。可 以 做 成 薄 壳 结 构 、 夹 层 结 构 ， 也 可 通 过 高 模 量 纤 维 或 者 做 加 强 筋 等 形 式 来 弥

26、 补 。(2) 长 期 耐 温 性 差一 般 FRP 不 能 在 高 温 下 长 期 使 用 ， 通 用 聚 酯 FRP 在 50 以 上 强 度 就 明 显 下 降 ， 一般 只 在 100 以 下 使 用 ； 通 用 型 环 氧 FRP 在 60 以 上 ， 强 度 有 明 显 下 降 。 但 可 以 选 择 耐高 温 树 脂 ， 使 长 期 工 作 温 度 在 200300 是 可 能 的 。(3) 老 化 现 象老 化 现 象 是 塑 料 的 共 同 缺 陷 ， FRP 也 不 例 外 ， 在 紫 外 线 、 风 纱 雨 雪 、 化 学 介 质 、 机 械应 力 等 作 用 下 容 易

27、 导 致 性 能 下 降 。 (4) 层 间 剪 切 强 度 低层 间 剪 切 强 度 是 靠 树 脂 来 承 担 的 ， 所 以 很 低 。 可 以 通 过 选 择 工 艺 、 使 用 偶 联 剂 等 方 法来 提 高 层 间 粘 结 力 ， 最 主 要 的 是 在 产 品 设 计 时 ， 尽 量 避 免 使 层 间 受 剪 。三 、 FRP 有 哪 些 生 产 方 法 ？答 ： 基 本 上 分 两 大 类 ， 即 湿 法 接 触 型 和 干 法 加 压 成 型 。 如 按 工 艺 特 点 来 分 ， 有 手 糊 成型 、 层 压 成 型 、 RTM 法 、 挤 拉 法 、 模 压 成 型

28、、 缠 绕 成 型 等 。 手 糊 成 型 又 包 括 手 糊 法 、 袋 压法 、 喷 射 法 、 湿 糊 低 压 法 和 无 模 手 糊 法 。目 前 世 界 上 使 用 最 多 的 成 型 方 法 有 以 下 四 种 。 手 糊 法 ： 主 要 使 用 国 家 有 挪 威 、 日 本 、 英 国 、 丹 麦 等 。 喷 射 法 ： 主 要 使 用 国 家 有 瑞 典 、 美 国 、 挪 威 等 。 模 压 法 ： 主 要 使 用 国 家 有 德 国 等 。 FTM 法 ： 主 要 使 用 国 家 有 欧 美 各 国 、 日 本 。我 国 有 90%以 上 的 FRP 产 品 是 手 糊

29、法 生 产 的 ， 其 他 有 模 压 法 、 缠 绕 法 、 层 压 法 等（ 见 第 十 一 章 ） 。 日 本 的 手 糊 法 仍 占 50%。 从 世 界 各 国 来 看 ， 手 糊 法 仍 占 相 当 比 重 ， 说 明它 仍 有 生 命 力 。 手 糊 法 的 特 点 是 用 湿 态 树 脂 成 型 ， 设 备 简 单 ， 费 用 少 ， 一 次 能 糊 10m 以上 的 整 体 产 品 。 缺 点 是 机 械 化 程 度 低 ， 生 产 周 期 长 ， 质 量 不 稳 定 。 近 年 来 ， 我 国 从 国 外 引进 了 挤 拉 、 喷 涂 、 缠 绕 等 工 艺 设 备 ， 随 着 FRP 工 业 的 发 展 ， 新 的 工 艺 方 法 将 会 不 断 出 现 。有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称简要工艺：涂一层玻璃纤维布涂一层树脂。交替进行。凝固后为玻璃钢