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环氧玻纤板的制备过程及应用介绍
摘要:玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起,组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。环氧玻纤板就是以玻璃纤维及其制品作为增强材料,以环氧树脂作基体材料的一种复合板材。它质轻而硬、具有很好的透明性以及耐高温、耐腐蚀等性能。

   关键字:玻璃纤维;环氧树脂;复合材料  

   引言  环氧玻纤板(EPFB)是指由玻璃纤维材料嵌入环氧树脂中或被其包裹形成复合结构的材料。环氧玻璃纤维与普通玻璃纤维相比具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能,广泛应用于航空、航天、建筑、化工、农业等领域。 

   1 环氧树脂的优点  

   环氧树脂具有很高的粘结性能、良好的耐蚀性能、良好的工艺性能、优良的物理机械性能、优良的韧性(已固环氧树脂的韧性比已固酚醛树脂的韧性约大7 倍),且固化收缩 性低。 

   1.1  粘结力强  在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列,这是因为:羟基和醚键等强极性基团使环氧分子和相邻界面间产生较强的粘附力;环氧基与含活泼氢的金属表面反应生成强化学键。 

   1.2  固化收缩率小  固化时无小分子生成,故而密度大,固化时收缩率低。在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小,这也是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如,酚醛树脂胶:8~10% ;有机硅树脂胶:6~8%;聚酯树脂胶:4~8%;环氧树脂胶:1~3%。若环氧树脂加填料后收缩率降为0.1~0.3%,热膨胀系数为6.0×10-51 E-5in/in-F。

   1.3  耐化学介质稳定性好    

   在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4 和30%Na2CO3中可以用两年;而在50%H2SO4 和10%HNO3 常温浸泡半年、10%NaOH(100℃)浸泡一个月,性能保持不变。

   1.4  电绝缘性优良  环氧树脂的击穿电压大于35kv/mm。 

   1.5  工艺性能良好  可与多种树脂互溶,易溶于酒精、丙酮、甲苯等溶剂中,易在常温下固化成型。制品尺寸稳定、耐性良好且吸水率低。  

   2 主要成型方法 

   2.1 手糊成型——湿法铺层成型  依次在模具表面上施加 脱模剂 、胶衣一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)一层纤维增强材料,纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料,并驱除气泡,压实基层。铺层操作反复多次,直到达到制品的设计厚度。 树脂因聚合反应,常温固化。可加热加速固化。目前我国还是以手糊成型为主,在树脂基复合材料中约占80%。

   2.2 树脂注射和树脂传递RTM模塑成型  RTM是一种闭模低压成型的方法。将纤维增强材料置于上下模之间;合模并将模具夹紧;在压力下注射树脂;树脂固化后打开模具,取下产品。树脂胶凝过程开始前,必须让树脂充满模腔,压力促使树脂快速传递到模具内,浸渍纤维材料。  

   2.3 片状SMC(团状BMC)模塑成型  在树脂中加入引发剂、填料、颜料、内脱模剂、低收缩添加剂、增稠剂等,经搅匀成为树脂糊。树脂糊落到SMC机组的下薄膜上(常用聚乙烯薄膜或尼龙薄膜),与此同时在下薄膜上沉降短切成25~55mm的玻璃纤维原丝,再往上面覆盖一层薄膜,成为片状夹心卷。将卷材存放数日使料稠化,以达到可模塑的黏度。SMC以捆卷状态供应备用。将卷材展开、剪裁、称量,放人加热的钢模铂,加压使之固化成型、脱模,即为成品。    

   3 环氧玻纤板的应用

      玻璃钢板根据其用途可分为采光板、彩条板、内衬板、遮阳板、标牌板及一些特殊用途板(如包扎板、复铝板等)。 

   3.1 采光板  采光板顾名思义是利用其要求透光性能,而且在长期户外使用其耐候性能好。目前已广泛使用的技术有两种:一种是在板材的表面覆盖特殊的保护膜;再一种就是Filon技术在生产过程中板材表面涂覆一层耐老化胶衣。前一种方法早期使用杜帮Tedlar膜(氟塑料膜)。这种膜耐化学药品性能最佳,耐热和吸收紫外线,可以防止紫外线透过,从而使聚酯树脂不致产生降解现象。板材产品的初期透光率可在90%以上,同时使产品的寿命超过10年。     

   采光板在实际应用中分为两类:一类是采光,如钢结构厂房的采光、体育运动场馆、娱乐公共场所的采光;一类是太阳能利用,如:农业、植物花卉、水产养殖等温室。   

   玻璃钢采光板在用于采光方面与其他材料相比,有其独特优势,由于选用热固性树脂,耐热性高、热膨胀系数小、不会因冷热收缩引起漏雨的问题。该产品的可设计性比其他材料要高,施工安装比较方便。而有的热塑型树脂成形困难与房面材料搭接还需要额外辅助手段。这也是目前世界上比较大的钢结构建筑公司仍希望用玻璃钢采光板的原因。  

   众所周知,在太阳光线中含有紫外线和红外线,这两类光线对植物生长是不利的,紫外线妨碍植物生长,而且灼伤果实;红外线使植物易产生变异,造成植物疯长。透过玻璃钢采光板的光线可滤掉80%的紫外线和15%的红外线。由此可见,透过玻璃钢采光板的合成光线对植物生长是最完美的。由于玻璃钢采光板中含有玻璃纤维,在光线透过时产生的折射,使采光区得到漫射的光线,温室中植物阴影很小,使植物光合作用的面积增加,利于植物和果实的生长。所以玻璃钢采光板在农业、植物、花卉温室中被大量采用,已发展完善成一项很成熟的技术。 

   3.2 内衬板  

   内衬板是一类用途广泛的产品,通过技术手段可在板材表面涂覆不同胶衣,赋予产品许多特点,产品的主要优点有:1.防污、防水、抗腐蚀、抗菌;2.表面硬度高、防刻痕、抗冲击;3.难燃防火;4.易于清洗、拆卸安装方便、耐用;5.产品耐磨无须喷涂油漆可得到多种颜色,可直接将整板固定在墙面上,避免瓷砖砌缝中藏菌藏污;6.运输特种车辆的内衬板。主要的有冷藏集装箱、温箱、冷藏卡车、货运搬运车的内壁板,因为表面光滑容易消洗易于装卸货物,对产品的超强加厚设计可满足长期磨损和抵抗冲击。 

   内衬板一类用途是适用于保洁要求高,需经常清洗的建筑内墙,不会发霉,抗化学腐蚀及防潮,常用的场合有:1.医院、实验室;2.食品加工厂、配餐车间;3.超市、洗衣房;4冷藏室、储藏室;5.餐厅、厨房;6.农场。

   3.3 彩条板 

   彩条板是一种用于户外的装饰用板,它沿产品纵向涂有不同颜色的彩色胶衣,赋予产品一定的装饰性。目前仅有Filon技术可生产出这类产品,其特点是色彩以胶衣为载体与板材基体粘合在一起,不会脱落,这个过程都是在板材连续生产中一次完成的。  

   3.4 遮阳板  

   玻璃钢板用于遮阳是最为常见的用途,原理是通过在生产原料中加入颜色和填料,使产品不透明,用于户外的遮阳使用。可以根据需要设计生产出不同透光程度的遮阳光板。也可采用生产彩条板相同的技术沿纵向生产一条透明另一条不透明的遮阳板。 

   3.5 标牌板  

   标牌板主要是平板,用于广告招牌,高速公路标示牌等,主要是利用玻璃钢的比重小,防腐、防水的性能特点。  

   3.6 特殊用途板  

   一些特殊用途的玻璃钢板也可通过连续生产工艺来生产如包扎板,是一种柔性可卷曲的板,产品可以卷装,用于化工管道的外部保护。板材的一侧可覆铝箔这种产品可用做保温材料。板材涂有导电胶衣,可赋予产品防静电、电磁屏蔽作用等等。  

  4 发展前景    

  环氧玻纤板作为工业上越来越重要的复合材料,除具有优异的物理、化学性能及简便的施工工艺外,也具有较高的性价比,其市场前景极为广阔

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