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复合成型

/composite molding/
条目作者龚鹏剑

龚鹏剑

最后更新 2023-01-12
浏览 138
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将一种或多种树脂基体和纤维、粒子等填料在外力和温度等外界条件的作用下熔融后固化定型,在成型过程中调控复合材料的微观结构以提升宏观性能,并制成具有一定形貌的复合材料制品的方法。比如纤维增强复合材料、纳米改性复合材料等采用涂布、喷射、模压、缠绕、挤出、注射等方法加工成型。

英文名称
composite molding
所属学科
化学

复合成型方法包括:①手糊成型工艺。树脂涂刷于模具上,纤维织物再铺在树脂上,通过压辊滚压纤维从而使其均匀浸胶,重复上述步骤至所需材料厚度,最后热压成型得到复合材料制品。是最早出现的适用于高分子复合材料成型的方法,其工艺简单、费用低、不受产品形貌尺寸的限制。②喷射成型。为了克服手糊成型中劳动强度大、生产效率低、产品稳定性差等缺点,在其基础上发明了喷射成型,有效提高了生产效率。然而,喷射成型也不能实现精确控制,较高孔隙率使得制品强度降低。③连续缠绕成型。可通过树脂对长纤织物的浸润,再按一定规律缠绕到芯模上,最后固化脱模即可制备长纤增强的复合材料,但仅适用于制造圆柱形和回转体。④拉挤成型法。在连续缠绕成型法的基础上附加一个牵引装置,再通过成型模定型制得复合材料。挤出成型在高分子复合材料加工中占比很大,依靠螺杆旋转可实现多种组分的混合,尤其是双螺杆或多螺杆组合能更有效地提供物料的混合,混合物料输送至机头后在口模处挤出成型。⑤模压成型。可将粉状、粒状或纤维状等几种不同形貌或性能的复合材料放入具有一定成型温度的模具型腔中,闭模加压即可制备具有一定结构和形貌的复合材料制品;模压也是一种针对以热固性或热塑性树脂为基体的复合材料均适用的成型方法,具有较高生产效率,可获得结构复杂的制品,且易实现机械化和自动化。在模压成型的基础上,为了进一步增强复合材料的各向异性,层压成型应运而生,可有效提高制品质量并增强其稳定性,其缺点是只能用于板材生产。⑥注射成型。注射成型中主要使用单根螺杆,将复合材料加热熔融后注射到温度较低的密闭模腔中,最后冷却定型;上述几种方法在加工过程中均易导致纤维断裂,因此不适用于长纤。注射成型和挤出成型也是非常重要的复合材料成型方法,前者所制得的制品精度高、周期短、易实现自动化;后者具有投资低、生产效率高、生产连续化、应用范围广的特点,尤其是双螺杆挤出已广泛用于不同组分和配方的复合材料成型。

复合材料因其优良的性能而被广泛应用于航空航天、交通运输、化工纺织和机械制造、生物医学等领域,其成型制备水平已成为衡量一个国家和地区经济科技水平的重要标志。复合材料成型发展的大方向将紧紧围绕“高效率、低成本、高精度、多功能”的主题。只有同时在原料改性、工艺改进、设备改造这三个方面形成面向复合成型的核心竞争优势,才能不断开拓高性能复合材料和优化复合材料生产工艺,从而持续推动中国复合材料工业的高质量发展。

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