復合材料成型工藝方法的探討

姜昊

【摘 要】科技的迅速發展使得傳統材料的工藝技術滿足不了人們的生活需求，而人們的生活發展又離不開材料的使用，所以，人們慢慢的開始轉向了復合材料的工藝技術發展領域。復合材料的工藝技術的基礎就是復合材料成型工藝方法。本文現介紹了復合材料的概念，介紹了復合材料的工藝方法以及特點、原理和應用，并對復合材料成型工藝的發展趨勢進行展望，希望大家會對復合材料成型工藝方法有進一步的理解。

【關鍵詞】復合材料；成型工藝；熱塑性；熱固性；工藝方法

復合材料一般是由多種成分的材料組合而成，這樣做，可以將多種材料不同的功能進行性組合，優化材料的使用功能。各種材料既能保持住個體的獨立性，又能相互補充、揚長避短，一舉兩得。復合材料的成型方法現已有幾十種，雖然它比傳統的材料有技術上的優點，但也正由于這些復雜的技術，使得復合材料的成本過高，其生產有很大的技術困難。所以我們就需要改進復合材料的成型工藝方法。

1.復合材料的概念及其特點

1.1復合材料的概念

ISO對復合材料做出了以下闡釋：復合材料是由以上兩種包括兩種以上的物理化學材料物質，包含兩種類型的材料。一種為基體材料，一種為增強體材料。其中基體材料是金屬材料或者非金屬材料，而增強體材料最為常見的是碳纖維、石棉纖維和玻璃纖維這三種。

1.2復合材料的特點

復合材料會根據材料的不用組成而造成性能上的差異，但其也有一些共性的特點，如：

復合材料的配比都是需要人工完成的；復合材料可以將各種普通材料的性能進行重組，可以使其具有多種優良性能；可以根據需要制作成各式各樣的形狀的產品，也避免了多次的復雜工序；可以有針對性的對材料根據需要對材料進行設計和加工等等。

2.復合材料的工藝方法

復合材料通常分為兩種：熱塑性復合材料和熱固性復合材料。

2.1熱塑性復合材料的工藝方法

2.1.1注射成型工藝

注射成型工藝是熱塑性復合材料最主要的生產方法，其主要特點是成型的時間短、產品的精度高、能源的消耗少，但是這種工藝方法對模具的要求極高，這也是最不利的一點。

2.1.2擠出成型工藝

除了注射成型工藝，其他的工藝方法中應用比較廣的就是擠出成型工藝了，擠出成型工藝的效率也很高，但與注射成型工藝不同的是其對設備和技術的要求很低，但其生產過程不能間斷。

2.1.3拉擠成型工藝

拉擠成型工藝中需要注意的一點就是增強材料，一般為被浸過膠的預浸紗、預浸帶或者沒被浸過膠的纖維或者纖維帶。預浸紗或者纖維帶通過拉力作用，經過成型模成型。模中固化以后，會成型形成各種長度的復合材料。

2.1.4纏繞成型工藝

纏繞成型工藝的生產效率和質量都很高，成本卻很低。但其需要投入很大的資金，對技術要求也很高，對加工的材料也有要求，比如表面凹陷的制品不能纏繞。其增強材料是被浸過膠的預浸紗、預浸帶。

2.2熱固性復合材料的工藝方法

2.2.1手糊成型工藝

手糊成型工藝最開始的形成復合材料的工藝，當然，也是最簡單的工藝。其制造步驟如下：現將樹脂混合物涂在模具上，再在樹脂混合物上鋪上一層纖維化物，之后擠壓織物，排出氣泡并且浸膠充分后，重復涂樹脂混合物和纖維化物的工作，直到達到了復合材料的要求厚度為止，加固成型之后脫模就能得到所需要的復合材料了。但是形狀相對復雜的和尺寸很大的材料一般不用這種成型方法。

2.2.2模壓成型工藝

模壓成型工藝需要先將一些材料放進預熱過后的模具里，用高壓使得材料在模具里分布均勻，之后，在溫度的作用下，使得材料在模具里經過固化過程取下模具，在經過加工就能得到各式各樣形狀的模具了。模壓成型工藝的生產效率很高，生產出來的復合材料表面的光滑度很高，尺寸很準確，主要應用于中小型復雜程度工藝的批量生產。

2.2.3噴射成型工藝

噴射成型工藝需要運用噴槍技術，其制造過程主要是要把樹脂和玻璃纖維的混合物用噴槍噴到模具上，再通過固化程序然后加工得到需要的材料。

2.2.4袋壓成型工藝

將手糊的材料放入塑料袋（聚乙烯或聚乙烯醇）或者橡膠帶中，通過擠壓塑料袋或橡膠帶來固化形成復合材料。其在加工過程中要不斷的添加材料來防止固化時因熱脹冷縮而引發的龜裂現象，增強制品的耐熱性和光滑程度。

3.復合材料工藝方法的特性

3.1復合材料可設計性強

通過配置不同比例和鋪層形式的基體材料與增強體材料，可以設計出各種滿足用戶需求的功能的復合材料。設計出的復合材料可以減輕材料、節約成本。生產者根據需要選擇合適的基礎材料和增強體材料來進行工藝設計，使資源得到合理化的使用。

3.2復合材料具有高強度

復合材料的比強度一般都很高，比強度是強度與密度的比值，尤其是碳纖維復合材料和有機纖維復合材料的比強度極具優勢。比強度值越高，其強度越高，質量越輕。這對于航天航空這些高精度和高強度的領域有很大作用。

3.3復合材料通常有良好的安全性

復合材料通過各種材料的復合使其具有了更好的安全性性能。舉例來說，纖維復合材料的基體中布滿了數以萬計的獨立的纖維，即使當實際應用過程中超負荷時，少數的纖維發生斷裂現象也不會對整體產生致命影響，還會有更多未被損壞的纖維來承載超負荷的壓力，所以，復合材料的安全性得到了提升。

3.4復合材料電性能提高

在制造復合材料的過程當中，適當的加入一些優質的電性能的基體材料、增強體材料和輔助材料，就可以將復合材料制成導電材料或者絕緣材料，選擇性很強。導電材料可以運用到一些電氣設備之中，而絕緣材料則可以應用到冶金和化工之中。

4.復合材料成型工藝的發展趨勢

現如今，復合材料已經在多種領域得到了發展。尤其是航空航天、能源技術、電子工業等領域中，復合材料扮演者不可或缺的角色。其發展潛力之大，已經受到了國內外的高度重視。國外的復合材料成型工藝仍領先于國內，其很多復合材料都已到達了實用階段并且廣泛應用，我國就更加應該跟進國外優質的復合材料成型工藝技術，解決現今在碳纖維和芳綸纖維中遇到的問題，發展高性能的樹脂基體。

5.總結

復合材料在我國社會被得到了廣泛運用，我國雖然起步較晚，但是在不懈努力之下也達到了很大的發展，對我國的航天技術、工業發展起到了至關重要的作用。相信，隨著我國科技的不斷發展，復合材料的成型工藝技術也會得到進一步的飛躍。 [科]

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