复合材料模压制品的压制工艺
(以环氧树脂基体复合材料为例
)是指模压料装模后在固化剂存在或加热的条件下在模腔内固化成制品的过程。它是温度、压力、时间综合作用的结果
,压制工艺条件的选择及可靠控制是决定制品质量的关键。
虽然原则上讲某一种牌号的树脂有一定的固化特性
,但由于同牌号树脂的分子量、软化点
,环氧值等都有一定的变化范围
,因而固化特性也会有所差异。为保证复合材料制品的质量
,最好对每一批次树脂的固化特性进行测定,以确定最佳的压制工艺。这一工作我们是通过
DDA(动态介电分析
)和
DMA(动态力学性能分析
)来完成的。
环氧树脂的固化过程从
DDA曲线来看可分为软化流动、凝胶、固化、熟化
(后固化
)四个阶段。如将后两个阶段合并为固化阶段也可视为三个阶段。根据制品材料制作的试片所测的
DDA曲线
,再根据制件的厚度和模具结构情况
,确定在一定的加热速度下每个阶段所需保温时间和加压时机。在对不同加热速率、不同保温时间和加压时机的试片进行
DMA测试后
,选择动态力学性能最好的试片的温度、压力与时间关系的固化特性确定压制工艺。图
1、
2、
3分别为
F46+BF3·MEA树脂体系试片的
DDA、
DMA测试曲线及该体系为基体的结构制品的固化曲线。由于该复合材料制品尺寸大、厚度厚、结构复杂
,为保证接头部位的强度和刚度又采用了难度很大的整体成形工艺
,因而固化压制工序成了特别关键的工序。考虑产品大而厚的因素及压机中心位置与边缘温度的差异
,为保证整个产品均匀固化
,我们在
80℃的软化流动峰前增加了在
(45±5)℃时
0.5小时的低温保温过程。另外
,在固化后的自然降温阶段
,考虑到钢模与碳复合材料热物理性能的差异
,为避免钢模收缩造成复合材料制品的翘曲变形
,在工艺文件中规定在产品温度降至
70℃左右时松开模具四周的顶模螺钉
,使产品自由降至室温再卸模。在上述压制工艺条件下压制的制品合格率达到
90%以上。
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操作工艺:
1、预混:将
LD-158A/B湿法成型团状模塑料用环氧树脂胶按比例(重量比)混合混匀,加入预混机中,将玻璃纤维切割成30~50mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维。
2、加料:按照需要往模具内加入规定量的材料。
3、闭模:加料完后可使阳模和阴模相闭合。
4、排气:在模腔内反应至适当时间后,卸压松模排气。
5、固化:固化是在模压温度下保持一段时间,使树脂的缩聚反应达到要求的交联程度,使制品具有所要求的物理机械性能为准。一般30秒至数分钟不等,多数不超过30分钟。过长或过短的固化时间对制品的性能都有影响。
6、脱模:脱模通常是靠顶出杆来完成的。带有成型杆或者某些嵌件的制品应先用专门工具将成型杆等拧脱,然后进行脱模。
7、模具吹洗:脱模后,通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面,如果模具上的固着物较紧,还可用铜刀或铜刷清理,或者可用抛光剂刷等。
8、后处理:为了进一步提高制品的质量,制品脱模后也常在较高温度下进行后处理。后处理能使固化更加的完全;同时减少或消除制品的内应力,有利于提高制品的电性能及强度。
五、包装运输储存:
每件净重20kg,产品为非危险品,但可燃,运输储存应远离火源,隔绝热源。产品正常储存期为6个月,超过储存期,经检验合格仍可使用。