碳纖維復合材料模壓成型的工藝條件

（一）壓制成型原理
　　
熱固性碳纖維和玻璃纖維復合材料的壓制是指模壓料在熱壓作用下塑化，并填滿模腔固化成型的過程。當模壓料加入壓模受熱后，樹脂變軟熔融，使模壓料具有流動性，在壓機壓力作用下開始流動并填滿模腔。此時模壓料中的樹脂發(fā)生化學反應，逐漸變成不溶不熔的堅硬固體。熱固性模壓料受熱后表現(xiàn)出低分子的粘流態(tài)，流動性好，同時發(fā)生官能團交聯(lián)反應，分子量增大，呈現(xiàn)部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這時流動性變小，開始表現(xiàn)出一定的彈性，實際上是處于所謂凝膠狀態(tài)。進一步加熱，交聯(lián)反應繼續(xù)進行，交聯(lián)密度增加，樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)閳杂驳捏w型結(jié)構(gòu)。如果在這以前模壓料已充滿模腔，則可制成合格的制品。
　　
從工藝角度來看，上述過程可分為三個階段：流動階段、膠凝和硬化階段。前兩個階段決定模壓料的流動性及流動時間，是保證模壓制品質(zhì)量的先決條件。

　
在流動階段樹脂是無定型的線型分子或帶支鏈的分子結(jié)構(gòu)，其流動主要表現(xiàn)為整個分子的位移，流動性的好壞與分子的鏈長及支鏈的數(shù)量有關(guān)。控制模壓料流動性的本質(zhì)就是控制樹脂的分子量及其結(jié)構(gòu)。膠凝階段的分子結(jié)構(gòu)是支鏈密度增大或部分交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而流動困難，但還保持一定的流動性。其直觀上，表現(xiàn)粘度增大。硬化階段肘樹脂就變成不溶不熔，完全失去流動性的體型結(jié)構(gòu)。
　　
上述成型過程必須在一定的溫度、壓力和時間下才能實現(xiàn)，對熱固性玻璃鋼來說，溫度的作用尤為重要。當然成型壓力也不可忽視。

（二）模壓溫度控制

　　模壓時溫度的控制主要是指裝模溫度、升溫速度、成型固化溫度和保溫時間的選擇。裝模溫度：是指將物料放入模腔時，模具的溫度。它主要取決于物料的品種及模壓料的質(zhì)量指標。通常當模壓料揮發(fā)物含量高，不溶性樹脂含量低時，裝模溫度低些。結(jié)構(gòu)復雜或較大的模壓制品，難于裝模時，裝模溫度應低些為好，可控制在室溫下裝模。提高裝模溫度，可縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。裝模溫度視物料的品種而定，如鎂酚醛預混模壓料其裝模溫度即為成型固化溫度，而不是在室溫下進行。
　　升溫速度：同樣取決于物料品種，如616#酚醛預混模壓料其升溫速度為1-20℃/分鐘。升溫速度的快慢與樹脂固化反應速度密切相關(guān)，升溫過快，易造成樹脂固化不均衡，影響制品質(zhì)量。成型固化溫度和保溫時間的控制同樣取決于物料的品種，適當提高成型溫度可縮短生產(chǎn)周期，有利于穩(wěn)定制品質(zhì)量。但溫度過高，影響物料的流動性，使物料充模困難，造成廢品。若溫度過低，制品保溫時間不足，則會出現(xiàn)固化不完全的缺陷。為使制品充分固化及消除固化內(nèi)
應力需要保溫一段時間。

　　幾種典型模壓料的成型固化溫度和保溫時間如下：



(三)成型壓力控制

　　如前所述，成型壓力是指制品水平投影面，單位面積上所承受的壓力。成型壓力的大小同樣取決于物料的品種，而且與制品的結(jié)構(gòu)形狀和模具的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。如酚醛模壓料其成型壓力一般為30-50兆帕（300-500公斤/平方厘米）；環(huán)氧酚醛模壓料其成型壓力為5-30兆帕（50-300公斤/平方厘米）。對于結(jié)構(gòu)復雜，壁厚較厚的制品，其成型壓力要適當增加。

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　　而成型壓力的作用是克服物料中揮發(fā)物所產(chǎn)生的蒸汽壓，避免制品產(chǎn)生氣飽、分層、結(jié)構(gòu)松散等缺陷，同時也可增加物料的流動性，便于物料充滿模具型腔的各個角落，使制品結(jié)構(gòu)密實，機械強度提高。
　　然而，何時施加壓力，在模壓工藝中，是比較重要的問題。加壓時機選擇是否得當，將直接影響制品的質(zhì)量。加壓過早，樹脂固化交聯(lián)反應程度低，物料流動性大，在壓力的作用下，物料流失嚴重，模壓制品中易產(chǎn)生樹脂集聚，或局部缺膠，纖維外露；而加壓過遲，樹脂固化交聯(lián)程度大，物料流動性差，不易充模，同樣得不到理想的制品。因此，要合理選擇加壓時機。加壓時機的選擇取決于所用模壓料的類型、模壓料的質(zhì)量指標、裝模溫度和升溫度速度等因素。為了獲得理想的模壓制品，通常要通過幾次試壓確定出較為適當?shù)募訅簳r機.