復合材料製造技術

1. 碳纖維復合材料的製作工藝

1. 准備原料
2. 准備工藝托盤
3. 在工藝托盤上鋪貼碳纖維
4. 做真空包
5. 抽真空
6. 固化成碳板
7. 運輸碳板

2. 簡述什麼是復合材料及其未來研究方向

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。
隨著科技的發展，樹脂與玻璃纖維在技術上不斷進步，生產廠家的製造能力普遍提高，使得玻纖增強復合材料的價格成本已被許多行業接受，但玻纖增強復合材料的強度尚不足以和金屬匹敵。因此，碳纖維、硼纖維等增強復合材料相繼問世，使高分子復合材料家族更加完備，已經成為眾多產業的必備材料。目前全世界復合材料的年產量已達550多萬噸，年產值達1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價值產品計入，其產值將更為驚人。從全球范圍看，世界復合材料的生產主要集中在歐美和東亞地區。近幾年歐美復合材料產需均持續增長，而亞洲的日本則因經濟不景氣，發展較為緩慢，但中國尤其是中國內地的市場發展迅速。據世界主要復合材料生產商PPG公司統計，2000年歐洲的復合材料全球佔有率約為32%，年產量約200萬噸。與此同時，美國復合材料在20世紀90年代年均增長率約為美國GDP增長率的2倍，達到4%~6%。2000年，美國復合材料的年產量達170萬噸左右。特別是汽車用復合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復合材料的發展情況與政治經濟的整體變化密切相關，各國的佔有率變化很大。總體而言，亞洲的復合材料仍將繼續增長，2000年的總產量約為145萬噸，預計2005年總產量將達180萬噸。

從應用上看，復合材料在美國和歐洲主要用於航空航天、汽車等行業。2000年美國汽車零件的復合材料用量達14.8萬噸，歐洲汽車復合材料用量到2003年估計可達10.5萬噸。而在日本，復合材料主要用於住宅建設，如衛浴設備等，此類產品在2000年的用量達7.5萬噸，汽車等領域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業是復合材料最大的用戶，今後發展潛力仍十分巨大，目前還有許多新技術正在開發中。例如，為降低發動機雜訊，增加轎車的舒適性，正著力開發兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發動機向高速、增壓、高負荷方向發展的要求，發動機活塞、連桿、軸瓦已開始應用金屬基復合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復合材料將被應用到汽車製造業中。與此同時，隨著近年來人們對環保問題的日益重視，高分子復合材料取代木材方面的應用也得到了進一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木製產品；而可降解復合材料也成為國內外開發研究的重點。

另外，納米技術逐漸引起人們的關注，納米復合材料的研究開發也成為新的熱點。以納米改性塑料，可使塑料的聚集態及結晶形態發生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。

3. 哪些屬於新型纖維及復合材料制備技術

碳纖維屬於來復合材料。 因為碳源纖維不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維，所以是復合材料。 簡介： 一、碳纖維： 碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維.

4. 什麼是復合材料

復合材料是人們運用先進的材料制備技術將不同性質的材料組分優化組合而成內的新材料。一般定義的復合容材料需滿足以下條件:

1、 復合材料必須是人造的，是人們根據需要設計製造的材料;

2、復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料組分，以所設計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;

3、它具有結構可設計性，可進行復合結構設計;

4、復合材料不僅保持各組分材料性能的優點，而且通過各組分性能的互補和關聯可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。

(4)復合材料製造技術擴展閱讀：

復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。

非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬。

樹脂基復合材料採用的增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。

5. 碳纖維復合材料成型方法及工藝

復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上，也會根據應用對象的差異而採用不同的成型工藝，從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下面小編針對適用於碳纖維復合材料的成型工藝及其應用以及碳纖維復合材料的成型方法。希望能夠給大家帶來幫助。

一、碳纖維復合材料的成型方法

1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中，加壓後使多餘的膠液溢出來，然後高溫固化成型，脫膜後成品就出來了，這種方法最適合用來製作汽車零件。

22、手糊壓層法。將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層，或是以便鋪層一邊刷上樹脂，再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度，被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀，這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。

33、真空袋熱壓法。在模具山疊層，並覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，並在熱壓灌中固化。

44、纏繞成型法。將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用於製作圓柱體和空心器皿。

55、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然後在爐子里固化成型。這種方法簡單，適用於制備棒狀、管狀零件。

二、碳纖維復合材料成型工藝

1.手糊成型：

在模具工作面上塗敷脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷塗或噴塗樹脂體系膠液，達到需要的厚度後，成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天，手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低，製品強度不高，而且主要依賴於人工，質量不穩定，生產效率很低。

2.噴射成型：

屬於手糊工藝低壓成型中的一類，使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合後，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度後，再手工用橡膠錕按壓，然後固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝，在工作效率方面有一定程度的提高，用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。

3.層壓成型：

將逐層鋪疊的預浸料放置於上下平板模之間加壓加溫固化，這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備，並根據樹脂的流變性能，進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點，但是設備一次性投資大。

4.纏繞成型：

將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上，然後固化、脫模成為復合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點，可用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。

5.拉擠成型：

將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續不斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是生產過程可完全實現自動化控制，生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量分數可高達80%，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高，其製成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。

6.液態成型：

將液態單體合成為高分子聚合物，再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成，既減少了工藝過程中的能量消耗，又縮短了模塑周期(只需約2分鍾便可完成一件製品)。但這種工藝的應用，必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎，屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇，目前的應用還不是很廣。

7.真空熱壓罐：

將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內，在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面，然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，並密封於真空袋內，再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空，除去空氣和揮發物，然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。

8.真空導入：

簡稱VIP，在模具上鋪「干」碳纖維復合材料，然後鋪真空袋，並抽出體系中的真空，在模具腔中形成一個負壓，利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中，讓樹脂浸潤增強材料，最後充滿整個模具，製品固化後，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄，但在近幾年才得到發展。在真空環境下樹脂浸潤碳纖，製品中產生的氣泡極少，製品的強度更高、質量更輕，產品質量比較穩定，而且降低了樹脂的損耗，僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品，能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩，風電能源中的葉片、機艙罩，汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。

總結：隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現，但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝並存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕，強度卻高於鋼，又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點，被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家，祝大家生活愉快。

6. 復合材料預浸料的製造方法主要有哪幾種

預浸料成型工藝主要有真空袋工藝、熱壓罐工藝、模壓工藝、搓管工藝、拉擠成型版工藝、輥壓成型權工藝、纏繞成型工藝、壓力袋工藝等。其中真空袋工藝主要用在船舶工業鐵道系統內裝飾，熱壓罐工藝主要用在高質量復合材料，模壓工藝主要用在平板、體育用品、雪撬、工業品，搓管工藝主要用在釣魚桿、滑雪桿、高爾夫球桿、管件，壓力袋工藝主要用在桅桿、天線桿、各種管件。

7. 復合材料成型工藝有哪些

復合來材料的成型方法源已有20多種，歐能為你解答：
1. 手糊成型工藝--濕法鋪層成型法；
2. 噴射成型工藝
3. 樹脂傳遞模塑成型技術（RTM技術）
4. 袋壓法（壓力袋法）成型；
5. 熱壓罐成型技術
6. 液壓釜法成型技術
7. 熱膨脹模塑法成型技術
8. 夾層結構成型技術
9. 真空袋壓成型
10. ZMC模壓料注射技術
11. 模壓成型工藝
12. 層合板生產技術
13. 卷制管成型技術
14. 模壓料生產工藝
15. 纖維纏繞製品成型技術
16. 連續制板生產工藝
17. 澆鑄成型技術
18. 拉擠成型工藝
19. 連續纏繞制管工藝
20. 編織復合材料製造技術；
21. 熱塑性片狀模塑料製造技術及冷模沖壓成型工藝
22. 注射成型工藝
23. 擠出成型工藝
24. 離心澆鑄制管成型工藝
25. 其它成型技術。