摘要：模壓成型工藝是利用樹(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，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。本文簡(jiǎn)述了模壓成型的原理及反應(yīng)階段，并對(duì)工藝進(jìn)行了分類(lèi)梳理。

　　模壓成型工藝開(kāi)始于1909年，初時(shí)主要用于生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料制品，而隨著1960年片狀模塑料(SMC)和團(tuán)裝模塑料(BMC)等的出現(xiàn)，工藝進(jìn)一步優(yōu)化，復(fù)合材料成型工藝中應(yīng)用比例僅次于手糊、噴射和連續(xù)成型，位列第三。

　　模壓工藝加工制品分粘流和硬固兩階段成型

　　模壓工藝生產(chǎn)制品時(shí)，物料外觀形態(tài)發(fā)生變化的同時(shí)，其結(jié)構(gòu)和性能也會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，變化的組分主要是樹(shù)脂，增強(qiáng)材料組分基本保持不變。模壓工藝主要是利用樹(shù)脂固化反應(yīng)兩階段的不同特性來(lái)實(shí)現(xiàn)制品成型的。

　　(1)“粘流階段”主要改變樹(shù)脂的外觀形態(tài)，結(jié)構(gòu)和性能不發(fā)生質(zhì)變。當(dāng)模壓料在模具內(nèi)被加熱到一定溫度時(shí)，其基體框架的主材樹(shù)脂將熔化成為粘流狀態(tài)，并在壓力作用下會(huì)包裹玻璃纖維共同填滿模腔，該階段稱(chēng)為工藝的“粘流階段”。

　　(2)“硬固階段”的樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，使基體變?yōu)閹в袕椥缘牟蝗懿蝗劢Y(jié)構(gòu)。模具內(nèi)溫度繼續(xù)升高，達(dá)到一定溫度后，樹(shù)脂分子間開(kāi)始發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，待分子間產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，樹(shù)脂的流動(dòng)性將會(huì)降低，并且出現(xiàn)彈性性能，隨著溫度的繼續(xù)升高，到最后基體失去流動(dòng)性，變?yōu)椴蝗懿蝗鄣捏w型結(jié)構(gòu)，該階段稱(chēng)為工藝的“硬固階段”。

　　模壓成型工藝共有九種，由簡(jiǎn)至繁分為三類(lèi)

　　模壓成型工藝按照材料組分的不同、排列形態(tài)不同，可以分為短纖維預(yù)混料、氈料、碎布料、層疊、纏繞、多向織物、定向鋪設(shè)、吸附預(yù)成型坯、片狀模塑料(SMC)和團(tuán)狀模塑料(BMC)等模壓成型法。其中，前三種工藝較為粗糙、應(yīng)用較早;第四到七種技術(shù)有了一定的進(jìn)步，結(jié)合其他成型工藝或物理性質(zhì)的應(yīng)用，形成了復(fù)合模壓成型工藝;最后兩種目前較為常用，由于框架材質(zhì)更換為不飽和聚酯樹(shù)脂和玻璃纖維氈，在模壓工藝中易出現(xiàn)起泡、褶皺等問(wèn)題，對(duì)模壓過(guò)程中的壓力和溫度，以及材料的補(bǔ)充上面要求較高，在所有模壓工藝中最為復(fù)雜。

　　(1)早期工藝粗糙、產(chǎn)品簡(jiǎn)單，物料主材為酚醛樹(shù)脂，主要有短纖維預(yù)混料模壓法等三類(lèi)工藝。其中，短纖維預(yù)混料模壓法基體多采用酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、改性環(huán)氧樹(shù)脂等，纖維含量較高(50%~60%)，主要用于制備高強(qiáng)度剎車(chē)盤(pán)、耐腐蝕和耐高溫性能高的特殊制品;氈料模壓法工藝有一定進(jìn)步，但制品仍較簡(jiǎn)單，其基體也多為酚醛樹(shù)脂，工藝特點(diǎn)是將玻璃纖維氈浸漬后烘干成預(yù)浸氈后，裁剪成訂制形狀壓制成型，適用于成型形狀較簡(jiǎn)單、厚度均勻的薄壁大型制品;碎布料模壓法主要是作為玻璃纖維布料的延伸工藝而存在的，制品較為簡(jiǎn)單，該法工藝特點(diǎn)是可將邊角料(玻璃纖維布、麻布、有機(jī)纖維布等)浸漬樹(shù)脂膠液后，壓制成產(chǎn)品，適用于成型形狀簡(jiǎn)單性能的制品。

　　(2)中期采用復(fù)合工藝或結(jié)合物理特性，產(chǎn)品為特殊制品，主要有層疊模壓法等四類(lèi)工藝。其中，層疊模壓法結(jié)合層壓法和模壓法，該法的特點(diǎn)是將預(yù)浸樹(shù)脂的玻璃纖維布裁剪后，疊在一起壓制成型，適用于定制的大型薄壁制品或形狀簡(jiǎn)單且特殊要求的制品;纏繞模壓法結(jié)合纏繞法和模壓法，該法主要特點(diǎn)是將預(yù)浸的玻璃纖維纏繞在內(nèi)模型中，澆入樹(shù)脂液通過(guò)外模型壓制成型，適用于有特殊要求的管材或回轉(zhuǎn)體截面制品;多向織物模壓法特點(diǎn)是預(yù)先將玻璃纖維織物織成二或三維，能有效提高層間性能，是制作具有特殊性能要求的模壓制品的一種有效途徑;定向鋪設(shè)模壓法特點(diǎn)是結(jié)合物理特性，將預(yù)浸料按主應(yīng)力方向鋪設(shè)后模壓成型，纖維含量可達(dá)70%，制品強(qiáng)度高，適用于成型單向強(qiáng)度要求高的制品;吸附預(yù)成型坯模壓法則結(jié)合吸附法和模壓法，特點(diǎn)是用吸附法將玻璃纖維制成制品形狀，后置入模具內(nèi)倒入樹(shù)脂糊壓成制品，適用于成型形狀較復(fù)雜的制品。

　　(3)現(xiàn)期框架主體組分為不飽和聚酯樹(shù)脂和短切纖維的交聯(lián)體，主要有片狀模塑料(SMC)模壓法和團(tuán)狀模塑料(BMC)模壓法兩類(lèi)工藝。兩類(lèi)工藝原料類(lèi)似，而成型形狀則不一致，是由不飽和聚酯樹(shù)脂、短切纖維、填料以及各種添加劑構(gòu)成的、經(jīng)充分混合而成的片狀或團(tuán)狀預(yù)浸料。其中團(tuán)狀模塑料中加入有低收縮添加劑，從而使制品的外觀性能更加突出。

　　材料組分改性和物理學(xué)應(yīng)用影響工藝優(yōu)化方向

　　從三期工藝來(lái)看，早期模壓工藝通過(guò)改變玻璃纖維的預(yù)浸料形狀改進(jìn)工藝;中期則結(jié)合層壓法、纏繞法，以及當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的定向排列和吸附法等尋求突破;現(xiàn)期在將主料更換為不飽和聚酯樹(shù)脂和玻璃纖維氈后，工藝的復(fù)雜程度和模具材質(zhì)進(jìn)一步提高，產(chǎn)品特性也大為改進(jìn)，廣泛的應(yīng)用于各工業(yè)和人們的日常生活中;未來(lái)產(chǎn)品在追求輕量化和增強(qiáng)性能的過(guò)程中，組分材料的替換如改性樹(shù)脂和輕質(zhì)化填料，將進(jìn)一步增加工藝的復(fù)雜程度。

　　結(jié)語(yǔ)

　　模壓成型工藝制品分粘流和硬固兩階段成型，前者主要為形狀變化，后者形狀變化的同時(shí)，伴隨化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生，使樹(shù)脂分子間交聯(lián)固化;模壓成型工藝分為早期、中期和現(xiàn)期三類(lèi)，共九種工藝;從三期工藝發(fā)展歷程來(lái)看，材料組分改性和物理學(xué)應(yīng)用影響工藝優(yōu)化方向。