复合材料基体固化成型工艺综述

复合材料基体固化成型工艺综述

黄功文

云南悦馨香料科技有限公司云南省昆明市650000

摘要：近些年来，随着科技的不断更新进步，传统材料的施工技术越来越适应不了人们的生活标准，而人们的生产生活又少不了材料的支持，因此，人们逐渐的开始投入到复合材料的技术更新方向上来。复合材料的工艺技术的前提就是复合材料成型工艺技术。这篇文章论述了复合材料的基本概念，分析了复合材料的工艺技术以及操作特点、理念和实际应用，并对复合材料成型工艺的发展方向做了未来期望，以期为工艺方法的更新优化提供必要的参考。

关键词：热塑性；热固性；复合材料；成型工艺

前言

复合材料通常是由各种成分元素的材料组合形成，如此一来，能把多种材料各种功能特性进行调整组合，改善材料的使用性能。各类型材料既能确保自身的独立性，又能彼此补充、扬长避短，一举两得。复合材料的成型技术目前已有几十项，然而它比以往的材料有技术优势，然而也正因这些复杂的操作技术，导致复合材料的经费支出过高，其生产存在一定的技术困难。因此我们要研究探讨复合材料的成型工艺技术。

一、复合材料的概念及其特点

1.1复合材料的概念

ISO针对复合材料研究出了以下概念：复合材料通常是由以上两种甚至超过两种元素的材料物质组成的，涉及到两种不同的材料。一类是基体材料，另一类是增强体材料。并且基体材料一般属于金属材料或者非金属材料，而增强体材料一般的是碳纤维、石棉纤维和玻璃纤维这三类。

1.2复合材料的特点

复合材料结合材料的各种组成元素不同而引起性能上的不同，然而其也存在一个共性，如：复合材料配比都要人工配合进行；复合材料能够把不同的普通材料的各种性能进行优化重组，能够确保其具有不同的优良性能；能够结合实际需要研究成不同种类形状的各色产品，也减少了多种重复的复杂工序；能够针对性的对相关材料，由其实际需要对材料进行优化设计和深加工等等。

二、复合材料的工艺方法

复合材料一般有两类：热塑性复合材料和热固性复合材料。

2.1热塑性复合材料的工艺方法

2.1.1注射成型工艺

注射成型工艺通常是热塑性复合材料使用的最常见的生产技术，其主要特点是成型期短、产品精确性严格、能源的损耗少，然而这种工艺技术对模具设备的标准严格，这点需要我们尽快解决。

2.1.2挤出成型工艺

常用的不仅有注射成型工艺，还有的就是挤出成型工艺了，这种工艺技术的操作效率也很高，然而其与注射成型工艺不区别在于，其对设备和技术的标准不高，要注意的是其生产期间要连续，不能间断。

2.1.3拉挤成型工艺

拉挤成型工艺中要重视的就是增强材料，通常是被浸过胶的预浸纱、预浸带或者没被浸过胶的纤维或者纤维带。预浸纱或者纤维带一般是利用拉力作用，借助成型模最终成型。在模中固化以后，会成型出各种长度类型的复合材料。

2.1.4缠绕成型工艺

缠绕成型工艺的工作水平都较高，成本经济低廉。然而其要有大量的资金支持，对技术标准严格，对加工的材料也有明确要求，比如表面有凹陷的制品要避免利用缠绕工艺。其增强材料大多是被浸过胶的预浸纱、预浸带。

2.2热固性复合材料的工艺方法

2.2.1手糊成型工艺

手糊成型工艺是最原始的研制复合材料的工艺技术，简言之，也是最简易的操作工艺。其研制流程如下：现将树脂混合物均匀涂抹在模具上，再在树脂混合物上铺设一层纤维化物，之后再进行挤压织物，排出气泡并且浸胶充分后，一次又一次的涂树脂混合物和纤维化物的工作，直到满足了复合材料的预期标准厚度为宜，加固成型之后脱模就能实现所需要的复合材料了。

2.2.2喷射成型工艺

喷射成型工艺要科学运用喷枪技术，其在制造期间通常是要把树脂和玻璃纤维的混合物，通过喷枪注射到模具上，再利用固化程序进行加工成型出需要的形状。

2.2.3袋压成型工艺

把手糊的材料置于塑料袋（聚乙烯或聚乙烯醇）或者橡胶带中，利用挤压塑料袋或橡胶带的方式来进行固化，形成最终的复合材料。其在加工期间要通过连续的添加材料，来避免固化时由于热胀冷缩而导致龟裂情况的出现，提升制品的耐热性和光滑程度。

三、复合材料工艺方法的特性

3.1复合材料可设计性强

在研制出各种比例和铺层种类的基体材料与增强体材料的基础上，能够规划出各式各样的符合用户实际需求的功能性复合材料。研究出的复合材料能够节省材料、减少成本支出。生产者结合实际需要选择对应的基础材料和增强体材料来开展工艺设计，确保资源能够科学合理的得到使用。

3.2复合材料具有高强度

复合材料的比强度通常较高，比强度一般是强度与密度的最佳比值，特别是碳纤维复合材料和有机纤维复合材料的比强度优势尽显。比强度值较大，其强度就随之较大，质量越轻。这对于航天航空这些精确性高和强度大的领域有积极意义。

3.3复合材料通常有良好的安全性

复合材料利用不同性质材料的复合，促使其具备更完善安全性能。比如，纤维复合材料的基体中存在着海量的独立纤维，就算在实际操作期间出现超负荷的情况，小量的纤维出现断裂情况也不会对整体造成严重影响，与此同时会有更多性能完好的纤维来共同承载超负荷的压力，因此，复合材料的安全性有足够的保障。

3.4复合材料电性能高

在研制复合材料期间，适量增加一些性能优质的电性能的基体材料、增强体材料和辅助材料，就能够把复合材料研制出导电材料或者绝缘材料，选择性很强。导电材料能够投入到一些电气设备之中，而绝缘材料能够应用到冶金和化工领域之中。

四、复合材料成型工艺的发展趋势

当前，复合材料在很多行业领域得到了广泛推行应用。特别是航空航天领域、能源技术、电子工业等方面，复合材料发挥着不能替代的作用。其发展空间广阔，逐渐引起了国内外各界重视。国外的复合材料成型工艺还是远远超过国内，其复合材料大多都满足实用功能并且全面投入使用，我国就更要适应国外先进的复合材料成型工艺技术的步伐，改善当前在碳纤维和芳纶纤维中面临的问题，研究出高性能的树脂基体。

五、热塑性复合材料的连接技术方法

1、铆接。其采用的铆钉大多是利用连续纤维增强热塑性塑料制成，用拉挤棒研制的通常是性能良好的材料。工作期间，铆钉加热到能够进行加压塑变的合适温度，铆钉与铆孔径能够达到相配无缝。用金属螺栓亦可。铆接的优势资源：抗冲性较强、抗电化学腐蚀性好，价格经济合理。

2、焊接。热塑性复合材料的焊接解决措施，一般是把被连接材料的两个焊接面进行加热融化、加压，进而成为一体。

3、焊接管件。通常有直接对接和补强对接两种方式。其优势在于：操作期间方法简易、对接后强度高韧性好、不易出现断裂。不足在于：制作经费高昂、工艺操作标准高。

4、缠绕焊接。利用手工或机械把预浸带沿焊接缝实施缠绕期间，把对接焊点进行加热熔融，确保接触点与备连接件能够对接粘牢稳固。此种方法科学实用，被连接材料的材质性能不易发生变化。不足在于：焊接期间易发生加热不均衡情况。

5、薄板超声焊接。通常是在被连接处，利用超声波采取加热焊接，其连接强度合适，效果显著。

六、结语

复合材料目前在很多领域被大力推行和运用，在我国虽大规模推广的时间不久，然而在日积月累的努力下也取得了良好效果，对我国的航天领域、工业方面更新进步有着难以言喻的积极作用。相信在后期，在我国科技的更新进步下，复合材料的成型工艺技术也有全面的提升。复合材料的优化发展一定要在原来的性能的基础上成为性能与成本的均衡发展。我国技术兴起的晚，但也获得了良好的效果，在军事方面和民用方面有着巨大的发展潜力，实现复合材料的经济成本低是当前要明确改善的重要问题。

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