樹脂酸酐增強材料鑄就環(huán)氧拉擠制品
2006-07-27
2006年7月27日訊：環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中的拉擠制品，是玻璃鋼材料的重要品種，其優(yōu)異的性能特別是強度指標(biāo)除環(huán)氧樹脂基體本身外，很大程度上來源于增強材料。因此說：是“樹脂基體+增強材料”鑄就了環(huán)氧樹脂拉擠制品，中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家這樣介紹說。
拉擠制品大量用的樹脂是不飽和聚酯樹脂、其次是環(huán)氧樹脂，主要用于力學(xué)性能和耐熱性要求高的制品，此外還有乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、熱塑性樹脂等。拉擠成型工藝對樹脂膠液的要求是：黏度低(通常小于2Pa·s)，易于浸透增強材料；凝膠時間較長(通常要求使用期大于8 小時)，固化快，以適應(yīng)連續(xù)成型的要求；粘結(jié)性好，固化收縮率?。蝗犴g性好，制品不易產(chǎn)生裂紋。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹，常用的環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂如E-55、E-51、E-44等，常用的固化劑是溶解度高和熔點高的二元酸酐和芳香胺，如間苯二胺、鄰苯二甲酸酐、四氯苯酐、甲基內(nèi)次甲基四氫苯酐(MNA)等，也可采用咪唑類固化劑，近年來對拉擠制品的力學(xué)性能、耐熱性、疲勞壽命和電性能等的要求越來越高，因而拉擠工藝專用環(huán)氧樹脂體系的研究進展很快。美國Shell公司開發(fā)了兩種環(huán)氧體系，EPON 9102/固化劑CA 9150和EPON 9302/固化劑CA 9350，都是雙酚A型環(huán)氧樹脂。專用固化劑CA9150是特殊的酸酐，CA9350是液態(tài)雜環(huán)胺類固化劑，已成功地用于復(fù)合材料汽車板簧和抽油桿等。
拉擠成型工藝中應(yīng)用最多的增強材料，是連續(xù)玻璃纖維無捻粗紗及其連續(xù)狀態(tài)的織物(氈、布、布帶等)，還有聚酯纖維表面氈、碳纖維、芳綸纖維及它們的混合纖維。其中玻璃纖維及其織物環(huán)氧拉擠制品常用的是通用型玻纖無捻粗紗、氈、布和布帶，玻纖無捻粗紗又分為合股原絲、直接無捻粗紗、膨體無捻粗紗3種，其中直接無捻粗紗具有集束性好、易浸透、制品力學(xué)性能好等優(yōu)點，應(yīng)用較多，如我國九江玻纖廠的E玻纖無捻粗紗4800Tex，美國OCF公司的S2玻纖無捻粗紗449和463等。在玻纖氈中應(yīng)用最多的是連續(xù)原絲氈，它由若干層呈圈狀隨機鋪放的連續(xù)纖維組成的，纖維之間用粘接劑粘結(jié)，玻纖氈由于質(zhì)量分布不很均勻(隨機鋪放)，因此制品的表觀質(zhì)量及力學(xué)性能均受影響。針對此缺點最近開發(fā)出一類定向增強織物，即單向(經(jīng)向或緯向)增強織物和雙向增強織物，其經(jīng)向和緯向纖維不是相互交織，而是用另一種編織材料將它相互纏繞而成，所以經(jīng)向和緯向纖維都處于準(zhǔn)直狀態(tài)不形成彎曲，從而使拉擠制品的縱向及橫向強度和模量都比無捻粗紗和連續(xù)氈構(gòu)成復(fù)合材料高得多。
聚酯纖維表面氈聚酯纖維表面氈在國外已廣泛用于拉擠制品、玻璃鋼管和罐、SMC制品及手糊玻鋼制品的表面層，取代c玻纖表面氈效果很好、成本也不高。拉擠制品常用的聚酯纖維表面氈如美國的Nexus 111-10和Nexus 131-10兩種，都是有孔眼結(jié)構(gòu)，最大寬度為3657mm。采用Nexus表面氈不僅能改善制品的表觀質(zhì)量，而且能大大提高耐疲勞、抗沖擊、防腐蝕和耐老化性能Nexus表面氈的貼敷性和拉伸性能都比c玻纖表面氈好得多。拉擠過程中很少產(chǎn)生斷頭，所以能減少停車、提高拉擠速度，還能減少模具磨損、提高模具的使用壽命。碳纖維、芳綸纖維及其織物主要用于高性能拉擠制品，常用的碳纖維是通用型碳纖維如日本的T-300，芳綸纖維主要是芳綸1414如美國的Kevlar49，也可采用碳纖維、芳綸及玻纖的混雜纖維。
當(dāng)然環(huán)氧樹脂拉擠制品還需使用其它助劑。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹，其中粉狀填料常用的有SiO2、CaCO3、滑石粉、硅灰粉、TiO2等，細度150～300目，用量10～15%；阻燃劑除用阻燃樹脂和阻燃固化劑外，還可采用活性及非活性阻燃劑如四溴雙酚A，含水氧化鋁等；色料通常采用無機顏料，用量0.5～5%。應(yīng)先配成溶液或糊狀物再使用。
