離型劑在碳纖維復合成型上的幾個工藝流程解說
文章來源：未知日期：2020-03-19作者：麥科瀏覽次數：
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采用不同的成型工藝，從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下文就針對離型劑適用于碳纖維復合材料的成型工藝及其應用進行簡要的論述。
1 手糊成型
在模具工作面上涂敷離型劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷涂或噴涂樹脂體系膠液，達到需要的厚度后，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。其缺點是質地疏松、密度低，制品強度不高，而且主要依賴于人工，質量不穩定，生產效率很低。
2 噴射成型
屬于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后，涂抹離型劑，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度后，再手工用橡膠錕按壓，然后固化成型。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，用以制造汽車車身、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于涂抹離型劑的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，并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涂有離型劑的芯模上，然后固化、脫模成為復合材料制品的工藝。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，可用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維制品。
5 拉擠成型
模具涂上離型劑，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。拉擠成型制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，其制成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足制品的不同力學性能要求。該工藝適合于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涂有離型劑的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分鐘便可完成一件制品）。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，屬于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。坯料被鋪放在附有離型劑的模具表面，然后依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，并密封于真空袋內，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，然后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制件質量的關鍵。該種成型工藝適用于制造飛機艙門、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，涂上離型劑，在模具上鋪“干”碳纖維復合材料，然后鋪真空袋，并抽出體系中的真空，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，最后充滿整個模具，制品固化后，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的制品。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，制品中產生的氣泡極少，制品的強度更高、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制品，能較好地控制產品厚度。一般應用于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。
9 高溫模壓
模具涂上離型劑，將碳纖維預浸料置于上下模之間，合模將模具置于液壓成型臺上，經過一定時間的高溫高壓使樹脂固化后，取下碳纖維制品。這種成型技術具有高效、制件質量好、尺寸精度高、受環境影響小等優點，適用于批量化、強度高的復合材料制件的成型。
模壓工藝在歐美雖然已經有相當長的應用歷史，但是在國內依然是應用性很強的一種碳纖維成型工藝，在工業的承力結構件制造方面有不可取代的地位，由于樹脂含量可控，纖維浸潤性好，成品碳纖維含量較高，因此強度表現優異，精準的制件尺寸，較短的成型周期，良好的生產環境，能滿足年產量5-8萬件的規模性生產。我國高鐵某車型應用的一款碳纖維結構件采用預埋加模壓的工藝，成型后不僅解決了金屬與碳纖維連接難的問題，而且確保了制件的機械強度，據高鐵制造商方面反饋，這種質輕、強度大、耐老化、使用壽命長的碳纖維結構件不僅達到了他們的預期效果，而且他們從應用結果推斷，使用模壓成型工藝的碳纖維還可以適用于更多的產品，例如高鐵車輛內部的裝飾件、扶手、車身附件等。
隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，離型劑性能的增強，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并非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝并存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。
1 手糊成型
在模具工作面上涂敷離型劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷涂或噴涂樹脂體系膠液，達到需要的厚度后，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。其缺點是質地疏松、密度低，制品強度不高，而且主要依賴于人工，質量不穩定，生產效率很低。
2 噴射成型
屬于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后，涂抹離型劑，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度后，再手工用橡膠錕按壓，然后固化成型。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，用以制造汽車車身、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于涂抹離型劑的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，并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涂有離型劑的芯模上，然后固化、脫模成為復合材料制品的工藝。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，可用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維制品。
5 拉擠成型
模具涂上離型劑，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。拉擠成型制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，其制成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足制品的不同力學性能要求。該工藝適合于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涂有離型劑的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分鐘便可完成一件制品）。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，屬于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。坯料被鋪放在附有離型劑的模具表面，然后依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，并密封于真空袋內，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，然后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制件質量的關鍵。該種成型工藝適用于制造飛機艙門、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，涂上離型劑，在模具上鋪“干”碳纖維復合材料，然后鋪真空袋，并抽出體系中的真空，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，最后充滿整個模具，制品固化后，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的制品。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，制品中產生的氣泡極少，制品的強度更高、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制品，能較好地控制產品厚度。一般應用于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。
9 高溫模壓
模具涂上離型劑，將碳纖維預浸料置于上下模之間，合模將模具置于液壓成型臺上，經過一定時間的高溫高壓使樹脂固化后，取下碳纖維制品。這種成型技術具有高效、制件質量好、尺寸精度高、受環境影響小等優點，適用于批量化、強度高的復合材料制件的成型。
模壓工藝在歐美雖然已經有相當長的應用歷史，但是在國內依然是應用性很強的一種碳纖維成型工藝，在工業的承力結構件制造方面有不可取代的地位，由于樹脂含量可控，纖維浸潤性好，成品碳纖維含量較高，因此強度表現優異，精準的制件尺寸，較短的成型周期，良好的生產環境，能滿足年產量5-8萬件的規模性生產。我國高鐵某車型應用的一款碳纖維結構件采用預埋加模壓的工藝，成型后不僅解決了金屬與碳纖維連接難的問題，而且確保了制件的機械強度，據高鐵制造商方面反饋，這種質輕、強度大、耐老化、使用壽命長的碳纖維結構件不僅達到了他們的預期效果，而且他們從應用結果推斷，使用模壓成型工藝的碳纖維還可以適用于更多的產品，例如高鐵車輛內部的裝飾件、扶手、車身附件等。
隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，離型劑性能的增強，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并非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝并存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。
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