碳纤维复合材料柔性连续抽油杆生产工艺(2)

2019-04-01 16:39

性以及平光性或无光性等;有效的调节树脂粘度;可满足不同性能要求,提高耐磨性、改善导电性及导热性等,大多数填料能提高材料冲击强度及压缩强度,但不能提高拉伸强度;可提高颜料的着色效果;某些填料具有极好的光稳定性和耐化学腐蚀性;可降低成本。选择填料的粒度最好要有个梯度,以达到最佳,的使用效果。现在也有对填料进行表面处理来加大用量。 (5)脱模剂

脱模剂具有极低的表面自由能,能均匀浸湿模具表面,达到脱模效果。优良的脱模效果是保证拉挤成型工艺顺利进行的主要条件。

早期的拉挤成型工艺是用外脱模剂,常用的有硅油等。但用量很大且制品表面质量不理想,现已采用内脱模剂。

内脱模剂是将其直接加入到树脂中,在一定加工温度条件下,从树脂基体渗出扩散到固化制品表面,在模具和制品之间形成一层隔离膜,起到脱模作用。

内脱模剂一般有磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸盐类、三乙醇胺油等。其中以硬脂酸锌的脱模效果较好。在拉挤生产中,人们通常更愿意使用在常温下为液体状的内脱模剂。目前市售的内脱模剂多为伯胺、仲胺和有机磷酸酯与酯肪酸的共聚体的混合物。

脱模剂使用中注意的问题

由于大多数液体状内脱模剂都是酸性的,所以在使用中要注意以下问题:

1、

在使用对酸敏感的颜料时会导致颜色变化;

2、在使用碱性填料时,如碳酸钙,酸性脱模剂会与之起反应,引起混合料的粘度增加,但不会影响脱模效果;

3、如果填料为氢氧化铝,酸性脱模剂除了会使混合料的粘度增加外,还会

在混合料固化过程中放出水份,导致气泡、裂纹等问题。

通常,内脱模剂的起始用量为树脂量的1%,有效添加范围是基于树脂重量的0.75-2%。应根据实际情况适当调整。

1、 2、

薄壁的简单型材,用量可以适当少些,比如0.8%或更少; 厚壁或形状复杂的型材需要多加一些。

3、在高填料体系内,应提高内脱模剂的添加量,但内脱模剂添加量过多,会延迟固化。

4、在拉挤生产中,如果阻力过大又找不到原因时,就需要适当增加脱模剂用量。在使用时应注意加料顺序,在混合时应在加入固化剂、填料和其它树脂添加剂之前,将内脱模剂加树脂体系中并混合均匀。这样可以达到最佳的脱模效果。 优点

1、典型拉挤速度0.5-2m/min,效率高,适于批量生产,制造长尺寸制品; 2、树脂含量可精确控制;

3、由于纤维呈纵向,且体种比可较高(40%-80%),因而型材轴向结构特性可非常好;

4、主要用无捻粗纱增强,原材料成本低,多种增强材料组合使用,可调节制品力学性能;

5、制品质量稳定,外观平滑。 缺点

1、 模具费用较高;

2、一般限于生产恒定横截面的制品 拉挤成型制品应用

拉挤成型制品包括各种杆棒、平板、空心管及型材,应用范围非常广泛,包括以下几个方面: 1、电气市场

这是拉挤玻璃钢应用最早的个市场,目前成功开发应用的产品有:电缆桥架、梯架、支架、绝缘梯、变压器隔离棒、电机槽楔、路灯柱、电铁第三轨护板、光纤电缆芯材等。在这个市场中还有许多值得我们进一步开发的产品。 2、 化工、防腐市场

化工防腐是拉挤玻璃钢的一大用户,成功应用的有:玻璃钢抽油杆、冷却塔支架、海上采油设备平台、行走格栅、楼梯扶手及支架、各种化学腐蚀环境下的结构支架、水处理厂盖板等。 3、消费娱乐市场

这是一个潜力巨大的市场,目前开发应用的有:钓鱼竿、帐篷杆、雨伞骨架、旗杆、工具手柄、灯柱、栏杆、扶手、楼梯、无线电天线、游艇码头、园林工具及附件。 4、建筑市场

在建筑市场拉挤玻璃钢己渗入传统材料的市场,如:门窗、混凝土模板、脚手架、楼梯扶手、房屋隔间墙板、筋材、装饰材料等。值得注意的是筋材和装饰材料将有很大的上升空间。 5、道路交通市场

成功应用的有:高速公路两侧隔离栏、道路标志牌、人行天桥、隔音壁、冷藏车构件等。

5 拉挤成型的工艺设备及工艺流程

拉挤成型工艺形式很多,分类方法也很多。如间歇式和连续式,立体和卧式,湿法和干法,履带式牵引和加持式牵引,模内固化和模内凝胶模外固化,加热方式有电加热、红外加热、高频加热、微波加热或组合式加热等。

首先讨论热固性塑料的拉挤成型方法的简单过程是:首先使碳纤维增强塑料(CF)连续经过树脂浸渍槽,然后通过加热成型、口模固化成为各种形状的型材或制品,生产过程简单、连续、适应性强,易于实现自动化,从而实现了快速、连续地生产碳纤维增强塑料制品的愿望。 5.1 热固性塑料拉挤成型工艺

热固性塑料拉挤成型工艺过程如下流程所示,所使用的设备主要包括碳纤维供给装置、树脂浸渍槽、预成型装置,加热成型口摸,拉拔装置、切割装置等。 纤维供给——纤维导向——树脂浸渍——预成型——拉挤成型——牵引——切割——拉挤成型制品。

碳纤维储放在轴架上,由导引装置拉出,而后进入树脂浸渍槽进行树脂浸渍, 也可直接进入口模,在口模内靠压力作用迫使树脂与纤维结台。前一种方法碳纤维的浸渍比较完全,生产线速度快,成本低,产品厚度不受限制;后一种方法的优点是碳纤维易于控制,产品的表面光洁度好。碳纤维浸渍树脂后进入预

成型口模,使其排列整齐,溢出过剩的树脂。继而,浸渍的碳纤维进入加热口模固化成型,再经拉拔装置牵引,按需切割成最终的型材或制品。 5.1.1碳纤维的供给、排列与浸渍

置于轴架上的连续碳纤维通过导向和排列装置引出,送至树脂浸渍单元,导向装置的设计要求是使碳纤维从轴架到口模保持平直,对所有纤维束施加的力相等,避免因纤维束问张力的变化导致拉挤制品扭曲变形。浸渍操作中,首先在树脂浸渍槽中精确地量入热固性树脂和固化剂等,以后要保证投料速度与消耗速度相等。在整个浸渍过程中,纤维润湿要完全,不应存在干纤维,干纤维的存在会导致拉挤物产生缺陷。控制碳纤维润湿程度的一个重要工艺参数是树脂体系的粘度,该粘度 称为初始粘度( μ ) ,μ的大小不仅与树脂本身有关,而且与添加剂、 温度等有关。除初始粘度外,碳纤维浸润效果还与浸润时间(t)、浸润时树脂的温度(T) 和浸渍槽中碳纤维的工作状态( ω) 有关。一般来说,给定了初始粘度,碳纤维工作状态正常( 导向装置使纤维排列整齐),浸渍时间延长( 生产线速度慢或浸渍槽较大),树脂温度升高,均可改善纤维浸润程度。

从理论上讲,在工作温度下,树脂体系的粘度应控制在0.2 ~1.2 P a·s 范围内,超过1.2 P a·s 时,在预成型口模内会产生粘性拖拽,进入成型口模后所产生的压力会损伤碳纤维。相反,当初始粘度小千0.2P a·s时,碳纤维到达口模处不能夹带足够的树脂使口模内不能形成成型所需的压力,致使制品内部和表面产生气孔,影响制品的质量。因此必须将粘度调至适宜值,树脂体系牯度过低时, 可通过调节浸渍槽的温度使其达到最佳值。

5.1.2成型口模区域的温度和压力控制 5.1.2.1拉挤成型温度


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