高溫模壓成型

主要用作結(jié)構(gòu)件、連接件、防護(hù)件和電氣絕緣件。廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、電氣、化工、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。由于模壓制品質(zhì)量可靠，在兵器、飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星上也都得到了應(yīng)用 。

模壓成型工藝按增強(qiáng)材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：

①纖維料模壓法：是將經(jīng)預(yù)混或預(yù)浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內(nèi)，在一定的溫度和壓力下成型復(fù)合材料制品的方法。

②織物模壓法：將預(yù)先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹(shù)脂膠液，然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復(fù)合材料制品。

③層壓模壓法：將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經(jīng)加溫或加壓成型復(fù)合材料制品。

④碎布料模壓法：將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，如麻布、有機(jī)纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫加壓成型復(fù)合材料制品。

⑤纏繞模壓法：將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維或布（帶），通過(guò)專用纏繞機(jī)提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進(jìn)行加溫加壓成型復(fù)合材料制品 。

⑥片狀塑料（SMC）模壓法：將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品 。

⑦預(yù)成型坯料模壓法：先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預(yù)成型坯料，將其放入金屬模具中，然后向模具中注入配制好的粘結(jié)劑（樹(shù)脂混合物），在一定的溫度和壓力下成型。

⑧定向鋪設(shè)模壓：將單向預(yù)浸料沿制品主應(yīng)力方向取向鋪設(shè)，然后模壓成型。制品中纖維含量可達(dá)70%，適用于成型單向強(qiáng)度要求高的制品 。

模壓成型工藝是復(fù)合材料生產(chǎn)中最古老而又富有無(wú)限活力的一種成型方法。它是將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對(duì)模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。

模壓成型工藝是利用樹(shù)脂固化反應(yīng)中各階段特性來(lái)實(shí)現(xiàn)制品成型的，即模壓料塑化、流動(dòng)并充滿模腔，樹(shù)脂固化。在模壓料充滿模腔的流動(dòng)過(guò)程中，不僅樹(shù)脂流動(dòng)，增強(qiáng)材料也要隨之流動(dòng)，所以模壓成型工藝的成型壓力較其他工藝方法高，屬于高壓成型。因此，它既需要能對(duì)壓力進(jìn)行控制的液壓機(jī)，又需要高強(qiáng)度、高精度、耐高溫的金屬模具。

用模壓工藝生產(chǎn)制品時(shí)，模具在模壓料充滿模腔之前處于非閉合狀態(tài)。用模壓料壓制制品的過(guò)程中，不僅物料的外觀形態(tài)發(fā)生了變化，而且結(jié)構(gòu)和性能也發(fā)生了質(zhì)的變化。但增強(qiáng)材料機(jī)恩保持不變，發(fā)生變化的主要是樹(shù)脂。因此，可以說(shuō)模壓工藝是利用樹(shù)脂固化反應(yīng)中各階段的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)制品成型的過(guò)程。當(dāng)模壓料在模具內(nèi)被加熱到一定溫度時(shí)，其中樹(shù)脂受熱熔化成為粘流狀態(tài)，在壓力作用下粘裹纖維一道流動(dòng)直至填滿模腔，此時(shí)稱為樹(shù)脂的“粘流階段”。繼續(xù)提高溫度，樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，分子量增大。當(dāng)分子交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，流動(dòng)性很快降低直至表現(xiàn)一定彈性。再繼續(xù)受熱，樹(shù)脂交聯(lián)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，交聯(lián)密度進(jìn)一步增加，最后失去流動(dòng)性，樹(shù)脂變?yōu)椴蝗懿蝗鄣捏w型結(jié)構(gòu)，到達(dá)了“硬固階段”。模壓工藝中上述各階段是連續(xù)出現(xiàn)的，其間無(wú)明顯界限，并且整個(gè)反應(yīng)是不可逆的。

模壓成型始于1909年，當(dāng)時(shí)主要用于生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料制品。隨著SMC、BMC和新型塑料的出現(xiàn)，模壓成型工藝發(fā)展較快，所占比例僅次于手糊、噴射和連續(xù)成型，居第三位 。

模壓成型工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：

①生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn)；

②產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；

③表面光潔，無(wú)需二次修飾；

④能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品；

⑤因?yàn)榕可a(chǎn)，價(jià)格相對(duì)低廉。

模壓成型的缺點(diǎn)：

模具制造復(fù)雜，投資較大，制品尺寸受設(shè)備限制。

最適合于生產(chǎn)批量大的中小型復(fù)合材料制品 。

模壓料的質(zhì)量指標(biāo)有三項(xiàng)：樹(shù)脂含量、揮發(fā)物含量及不溶性樹(shù)脂含量。模壓料質(zhì)量對(duì)其模塑特性及模壓制品性能有極大影響，因此，必須在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)原材料及各工藝的工藝條件嚴(yán)格控制，主要控制下列各項(xiàng)：

1.樹(shù)脂溶液粘度

降低樹(shù)脂膠液粘度有利于樹(shù)脂對(duì)纖維的浸透和減少纖維強(qiáng)度損失。但若粘度過(guò)低，在預(yù)混過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致纖維離析，影響樹(shù)脂對(duì)纖維的粘附。在樹(shù)脂中加入適量溶劑（稀釋劑）可調(diào)控粘度。由于粘度與密度有一定關(guān)系，而粘度測(cè)定又不如密度測(cè)定簡(jiǎn)單易行，因此，通常用密度作為粘度控制指標(biāo)。如酚醛預(yù)混料樹(shù)脂膠液密度控制在1-1.025g/cm³范圍內(nèi)。

2.纖維短切長(zhǎng)度

纖維過(guò)長(zhǎng)易相互糾纏產(chǎn)生料團(tuán)。機(jī)械預(yù)混，纖維長(zhǎng)度一般不超過(guò)20-40mm；手工預(yù)混，纖維長(zhǎng)度不超過(guò)30-50mm。

3.浸漬時(shí)間

在確保纖維均勻浸透情況下應(yīng)盡可能縮短時(shí)間。捏合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)既損失纖維強(qiáng)度，又會(huì)使溶劑揮發(fā)過(guò)多增加撕松困難。

4.烘干條件

烘干溫度和時(shí)間是控制揮發(fā)物含量與不溶性樹(shù)脂含量的主要因素。此外還應(yīng)注意料層的厚度和均勻性。一般快速固化酚醛型預(yù)混料（如鎂酚醛）的烘干條件為80℃，烘干50-70min。環(huán)氧酚醛型預(yù)混料的烘干條件為80℃，烘干20-40min。

5.其他

合理的設(shè)備設(shè)計(jì)如捏合機(jī)漿葉型式、漿葉與捏合鍋內(nèi)壁的間隙，以及撕松機(jī)的結(jié)構(gòu)、速度等，也都是影響模壓料質(zhì)量的重要因素 。