复合材料成型工艺是指将不同材料（通常是一种基体材料和一种增强材料）结合在一起，形成具有特定性能的复合材料的过程。

复合材料的原材料包括树脂、纤维和芯材等，各种材料有其独特的强度、刚度、韧性和热稳定性等性能，成本和产量也不尽相同。复合材料作为一个整体，其最终性能不仅与基体、纤维、以及夹芯材结构中的芯材有关，而且与结构中材料的设计方法和制造工艺有密切联系。

为了达到最理想的结合效果和成本效益，得到具有理想优异性能的复合材料，迄今为止，我们已经创造并投入工业生产应用了多种成型工艺。

一. 手糊成型(湿法铺层成型）Hand / Wet Lay-up

手动将树脂浸润纤维，纤维可以为机织、编织、缝合或粘结等增强方式，手糊成型通常用滚轮或刷子完成，然后用胶滚挤压树脂使之渗入纤维。层合板置于常压下固化。

材料选择：

(1)树脂：无要求，环氧、聚酯、聚乙烯基酯、酚醛树脂均可。

(2)纤维：无要求，但是基重较大的芳纶纤维难以手糊浸润。

(3)芯材：无要求。

主要优点：

(1)工艺历史悠久;

(2) 简单易学;

(3)如果使用室温固化树脂，模具成本低廉；

(4)材料和供应商选择空间大;

(5)高纤维含量，所用纤维比喷涂工艺长。

主要缺点：

(1) 树脂混合、层合板树脂含量和品质与操作人员的熟练程度密切相关，难以获得低树脂含量且低孔隙率的层合板；

(2)树脂的健康和安全隐患，手糊树脂分子量越低，潜在的健康威胁就越大，粘度越低意味着树脂越容易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤；

(3)如果没有安装良好的通风设备，从聚酯和聚乙烯基酯挥发到空气中的苯乙烯浓度很难达到法律规定的要求；

(4)手糊树脂的黏度需要非常低，因此苯乙烯或其他溶剂的含量必须较高，这样就损失了复合材料的机械/热性能。

典型应用：

标准风电叶片，批量制作的船艇，建筑模型

二.喷涂成型 Spray Lay-up

把短切纤维增强材料与树脂体系同时喷涂在模具内，然后在常压下固化成热固性复合材料制品的一种成型工艺。

材料选择：

(1)树脂：主要为聚酯。

(2)纤维：粗玻璃纤维纱。

(3)芯材：无，需要单独与层合板结合。

主要优点：

(1)工艺历史悠久；

(2)低成本、可快速铺覆纤维和树脂；

(3)模具成本低廉。

主要缺点：

(1) 层合板易形成树脂富集区，重量偏高；

(2) 只能使用短切纤维，严重限制了层合板的力学性能；

(3) 为了便于喷涂，树脂粘度需足够低，损失了复合材料的力学和热学性能；

(4)喷涂树脂中的高苯乙烯含量意味着对操作人员的潜在危害较高，低粘度则意味着树脂易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤；

(5)空气中挥发的苯乙烯浓度很难达到法律规定要求。

典型应用：

简易围栏，低载荷结构板，如敞篷车车身、卡车整流罩、浴缸和小型船艇

三.模压成型 Compression Moulding

先将粉状、粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压使其成型并固化的作业。

材料选择：

(1)树脂：有适当粘度、固化速度和良好的流动性和纤维浸润性，如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。

(2)增强材料：常用的主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。

(3)辅助材料：一般有固化剂（引发剂）、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂和填料等。

主要优点：

(1)原料损失小，不会造成过多的损失（通常为制品质量的2%~5%）；

(2)生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；

(3)产品尺寸精度高，重复性好；

(4)表面光洁，无需二次修饰；

(5)能一次成型结构复杂的制品；

(6) 批量生产，价格相对低廉。

主要缺点：

(1)整个制作工艺成型周期较长，效率较低，对工作人员有较大的体力消耗；

(2)不适合用于存在凹陷、侧面斜度或小孔的复杂制品；

(3)在制作工艺中，要想完全充模存在一定难度，对产品性能有所影响；

(4)模具制造复杂，投资较大；

(5)受压机限制，适合于批量生产中小型复合材料制品。

典型应用：

汽车保险杠、机翼、机身蒙皮、手机壳

四.真空袋成型 Vacuum Bagging

基本上是上面所述的湿式（手糊）成型工艺的延伸，其中压力应用于层压板一旦铺层，以提高其固结性。这是通过密封一层塑料薄膜在潮湿的层压板和到工具。气囊下的空气由真空泵抽出，因此可施加一个大气压到层压板以巩固它。

材料选择：

(1)树脂：主要为环氧和酚醛树脂，聚酯和聚乙烯基酯不适用，因为它们含有苯乙烯，挥发进入真空泵。

(2)纤维：无要求，即使基重较大的纤维也可以在压力下被浸润。

(3)芯材：无要求。

主要优点：

(1)可以达到比标准手糊工艺更高的纤维含量；

(2)空隙率比标准手糊工艺低；

(3)负压条件下，树脂充分流动提高了纤维的浸润程度，当然部分树脂会被真空耗材吸收；

(4)健康和安全方面，真空袋工艺可以减少固化过程中挥发物的释放。

主要缺点：

(1) 额外的工艺增加了劳动力和一次性真空袋材料的成本；

(2) 对操作人员的技术要求较高；

(3) 树脂混合及树脂含量的控制很大程度上取决于操作人员的熟练程度；

(4)尽管真空袋减少了挥发物的释放，操作人员受到的健康威胁仍然高于灌注或预浸料工艺。

典型应用：

大尺寸、单次限定版的游艇，赛车零部件，船舶制造过程中芯材的粘结

在油气耐腐蚀柱塞泵单向阀、高压农药喷雾设备柱塞泵单向阀、海水高压泵等各类柱塞泵单向阀罩的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z63耐磨、耐腐蚀、强韧型工程塑料，与传统的尼龙、POM、PTFE、PEEK材料相比，苏州维本工程塑料Wintone Z63材料可以帮助解决您可能遇到的以下问题：

1.尼龙材料的单向阀罩耐腐蚀性不够，耐盐耐酸碱性不够、耐含氯含溴类药剂性不够，力学性能和尺寸受水份影响比较大、耐磨性不够等问题。

2.POM材料的单向阀罩，耐磨性和韧性不够，反复压力冲击后而脆断的问题，耐酸碱性较差，耐含氯含溴类药剂性不够等问题。

3.PTFE材料的单向阀罩，作为持续受力的结构功能件，力学性能比较弱和抗压缩性不够，绝大部分聚合物化学键含氟类的塑料不适用注塑加工，以导致加工成本比较高而加工效率比较低的问题。

4.PEEK材料的单向阀成本过高，对注塑加工的机械和加工工艺的要求比较高的问题。

苏州维本工程塑料Wintone Z63、Wintone ZG6、Wintone Z33等规格，具有优异的耐化学性和耐腐蚀性，包括耐酸碱、耐盐耐水解、耐各类含氯含溴等含卤素类的溶剂、耐尿素、耐汽车冷却液等各类腐蚀性液体和介质。

五.缠绕成型 Filament Winding

缠绕工艺基本用于制造中空、圆形或椭圆形结构件，如管道和槽。纤维束经过树脂浸润后沿各种方向缠绕在芯轴上，工艺过程由缠绕机和芯轴转速控制。

材料选择：

(1)树脂：无要求，如环氧、聚酯、聚乙烯基酯和酚醛树脂等。

(2)纤维：无要求，直接使用线轴架的纤维束，不需要机织或缝织成纤维布。

(3)芯材：无要求，但蒙皮通常为单层复合材料。

主要优点：

(1) 生产速度快，是一种经济合理的铺层方式；

(2)可通过测定穿过树脂槽的纤维束携带树脂量控制树脂含量；

(3)纤维成本最小化，无中间编织工艺；

(4)结构性能优异，因为直线纤维束可以沿各个承载方向铺层。

主要缺点：

(1) 此工艺仅限于圆形中空结构；

(2) 纤维不易沿部件轴向准确排布；

(3) 大型结构件的芯轴阳模成本较高；

(4)结构外表面非模具面，因此美观性较差；

(5) 使用低粘度树脂，需要注意力学性能和健康安全性能。

典型应用：

化学品储藏罐和输送管，气缸，救火员呼吸罐

六.拉挤成型 Pultrusion

从线轴架抽出的纤维束浸胶后穿过加热盘，在加热盘完成树脂对纤维的浸润，并且控制树脂含量，最终将材料固化成要求的形状；这种形状固定的固化产品被机械切割为不同长度。纤维也可以沿0度以外的方向进入热盘。挤拉成型是一个连续的生产过程，制品截面通常有固定形状，允许有微小变化。将通过热盘的预浸润材料固定并铺入模具立即固化，虽然这样的流程连续性较差，但可以实现截面形状的改变。

材料选择：

(1)树脂：通常为环氧、聚酯、聚乙烯基酯和酚醛树脂等。

(2)纤维：无要求。

(3)芯材：未普遍使用。

主要优点：

(1)生产速度快，是一种经济合理的预浸润及固化材料的方式；

(2)树脂含量控制精确；

(3)纤维成本最小化，无中间编织工艺；

(4)结构性能优异，因为纤维束沿直线排布，纤维体积分数较高；

(5)纤维浸润区域可完全密闭，减少挥发物释放。

主要缺点：

(1) 此工艺限制了截面形状；

(2) 加热盘成本较高。

典型应用：

房屋结构的梁和桁架，桥梁，梯子和围栏

七.预浸料（热压罐）成型 Prepreg-Autoclave

预先在加热、加压或使用溶剂的条件下，将织物和(或)纤维预先用预催化树脂预浸渍。固化剂大多能在环境温度下，让预浸材料贮存几周或几个月，仍能保质使用。当要延长保质期，材料须在冷冻条件下贮存。树脂通常在环境温度下呈临界固态。故触摸预浸材料时有轻微的黏附感，像胶带似的。制作单向预浸渍材料的纤维直接由纱架下来，与树脂结合。

预浸渍材料用手或机械铺于模具表面，通过真空袋抽真空，并通常加热到120-180oC。使树脂重新流动，并最终固化。附加压力通常借助高压釜(实际上是一座热压罐)提供，它能对铺层施加达5个大气压的压力。

材料选择：

(1)树脂：通常为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂及高温树脂，如聚酰亚胺、氰酸酯、双马来酰亚胺树脂等。

(2)纤维：无要求。

(3)芯材：由于在工艺过程中，高温对芯材有些影响，需要采用某些专门的泡沫芯材。

主要优点：

(1)预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量，可以可靠地得到高纤维含量；

(2)材料于操作人员十分安全，无碍健康，操作清洁；

(3)单向带纤维成本最低，因为无须将纤维预先转为织物的二次加工过程；

(4)由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂，树脂化学性能、力学和热性能可以是最适宜的；

(5)材料有效时间长(室温下可保质数月)，这意味着可优化结构、复合材料易铺层；

(6)可能实现自动化和节省劳动力。

主要缺点：

(1) 对于预浸织物，材料成本高；

(2) 通常要用高压釜固化复合材料制品，耗费大、作业慢、制品尺寸受限制；

(3) 模具需能承受作业温度；

(4)芯材需要承受作业温度和压力。

典型应用：

飞机结构复合材料(如机翼和尾翼)、卫星与运载火箭结构件(太阳能电池基板、夹层结构板、卫星接口支架、火箭整流罩等)、赛车、运动器材(如网球拍、滑雪板等)

八.树脂传递模塑成型 Resin Transfer Moulding

将干纤维铺覆在下模内，可以预先施加压力使纤维尽量与模具形状贴合，并予以粘合绑定；然后，把上模固定在下模上形成型腔，再将树脂注入型腔。通常采用真空辅助树脂的注入和对纤维的浸润，即真空辅助树脂注入工艺（VARI）。一旦纤维浸润完成，即关闭树脂导入阀，并将复合材料进行固化。树脂注入和固化既可以在室温下进行，也可以在加热条件下完成。

材料选择：

(1)树脂：通常为环氧、聚酯、聚乙烯酯和酚醛树脂，双马来酰亚胺树脂可以在高温下使用。

(2)纤维：无要求。缝合纤维更适合此工艺，因为纤维束间隙利于树脂传送；有专门研发的纤维可以促进树脂流动。

(3)芯材：蜂窝泡沫不适用，因为蜂窝单元将被树脂充满，压力也会导致泡沫塌陷。

主要优点：

(1)纤维体积分数较高，孔隙率低;

(2)由于树脂被完全密封，健康安全，操作环境干净整洁;

(3)减少劳动力使用;

(4)结构件上下两面均为模具面，易于后续表面处理。

主要缺点：

(1)搭配使用的模具价格昂贵，为了承受较大压力，重量大，相对笨重；

(2) 仅限于小型部件的制造；

(3) 易出现未浸润区域，导致大量报废。

典型应用：

小型而复杂的航天飞机和汽车零部件，火车座椅

复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，一些成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产，本文所列举的不过是我们这方面智慧结晶的冰山一角。

在牙刷刷丝、化妆刷刷丝、工业刷刷丝等各类刷丝的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z63耐磨耐腐蚀、强韧高回弹性材料，可以帮助解决传统的PA610、PA612、PBT、PP等刷丝材料可能遇到的一些问题，同时Z63材料可以大幅提升刷丝的弯曲恢复率：

1、Z63材料可以帮助解决PA610、PA612等刷丝材料，强韧性不够、耐磨耐疲劳性不够、耐热性不够的问题，PA66和PA6等刷丝材料，耐腐蚀性不够、耐磨耐疲劳性不够、回弹性不够、吸水率较大以导致刷丝的机械性能和尺寸受水份影响比较大的问题；

2、Z63材料可以帮助解决PP刷丝材料，虽然PP刷丝耐腐蚀性比尼龙、PBT材料有所提高，但刷丝的机械性能和强韧性不够、耐磨耐疲劳性不够的问题；

3、Z63材料可以帮助解决PBT刷丝材料，耐磨耐疲劳性不够、韧性和回弹性不够等问题；

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