超强玻璃钢树脂研究生产技术现状与展望

超强玻璃钢树脂研究生产技术现状与展望 摘要：玻璃钢的性能，优缺点。树脂的性能，分类优缺点等。玻璃钢树脂的运用现状、相关技术的发展、发展中所遇到的问题和需要解决的问题。目前展开的相关研究工作与进展。这种材料未来的发展趋势。 玻璃钢的学名为玻璃纤维增强塑料，即纤维增强复合材料，俗称 是用玻璃纤维及其制品作为增强材料，以合成树脂为基本材料的一种复合材料。根据所采的纤维不同可分为玻璃纤维增强复合塑料、硼纤维复合塑料等，又可根据所使用的树脂品种不同，而有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。 树脂通常是指受 热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固体、半固体，有时是液态的一种有机聚合物。广泛地来说，用来作塑料制品加工原料的每种高分子化合物都可称为树脂。根据来源的不同可分为天然树脂和合成树脂，而根据加工行为的不同又可分为热固性树脂和热塑性树脂。 通常，单一种玻璃纤维，虽然强度很高，但是玻璃纤维间是松散的，它只能承受拉力，却不能承受弯曲、剪切和压应力，并且想做成固定的几何形状是很困难的。但是，如果用合成树脂把它们全部粘在一起，那么就可以做成各种具有固定形状的坚硬产品，既能承受弯曲、压缩和剪切， 又能承受拉应力，于是就组成了这种玻璃纤维增强的塑料基复合材料。然而因为其强度和钢材一样，又含有玻璃组分，并且有玻璃的那种色泽与形体，还具有耐腐蚀、绝缘、耐热等性能，就像玻璃一样，于是就形成这个名词 “ 玻璃钢 ” 。 这种材料有很多优点，列如： 它的相对密度在 间，但是它们的拉伸强度却接近甚至超过碳素钢的，并且他的比强度可以和高级合金钢相比较。所以，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自身重量的制品应用中，都发挥了卓越成效。 它是优良的绝缘材料，常用来制造绝 缘体，并且，即使在高频下也能保护良好介电性微波透过性良好。现在，它已广泛地应用于雷达天线罩。 其一，可以根据产品的需要，非常灵魂灵活的设计出各种结构的产品来满足产品的需要，以此来使产品拥有更好的整体性。其二，可以十分充分地选择各种适合的材料来满足产品的性能。 非常好的耐腐蚀材料，对大气、水、一般浓度的酸碱盐、油类等都有着不错的抵抗力。如今已应用到化工防腐的各个方面，正逐步取代碳、钢、不锈钢、有色金属等。 热率很低，室温下只有金属的 1/100000，是优良的绝热材料，是理想的耐烧蚀材料和热防护材料，并且能够保护宇宙飞行器承受高速气流的冲刷。 一方面，可以根据产品的技术要求、形状、所需要的数量以及它的用途来灵活的选择成型工艺。另一方面，它的工艺十分简洁，不仅可以一次成型，而且其经济效果也十分突出，尤其是对形状复杂、不易成型的产品，更突出它的工艺优越性。 金无赤足，虽然它又如此多的优点，但是它所存在的一些缺点也是不容忽略掉的。 老化现象是塑料的共同缺陷，即使是有如此多优良性能的 不列外。 弹 性模量是木材的两倍。但是比钢的小很多。因而在产品结构中刚性不足，容易变形。但是这可以通过做成夹层结构、薄壳结构这两种结构，或者是通过高模量纤维或者做成加强筋等形式来进行弥补。 通常情况下， 不能在高温下长期使用的。但是如果选择耐高温树脂，就有可能使其长期工作在高温下。 因为层间剪切强度是由树脂来承担的，所以强度是很低的。但是可以通过选择工艺，使用偶联剂凤方法来增强这种层间粘结力。然而最主要的还是在设计产品时，尽最大程度来避免层间受剪。 但是其各种优良性能还是深受销售者 和商家的喜爱。因而占有越来越大的市场比列，广泛地应用在各个领域，前景十分广阔。 不同种类的树脂的优点与缺点是不同的。在此简单列举一下几点： 分为热固性和热塑性两种） 很好的保护和装饰作用，而且很容易施工。然而热塑型的固含量不高，需要重复施工才能得到很厚的涂膜但是涂膜没有很好的丰满性。热固型的好处是，只需要涂装一次就可以得到很厚的涂膜，有很高的固含量它的机械性能页很不错因而可以总它来制作高丰满度、高弹性、高硬度的这种材料。然而它的施工是特别麻 烦，有很高的环境中环境要求，而且对设备、涂装技术的要求也是比较苛刻的。 它有比较高的固体含量，具有很高的机械性能，而且很耐腐蚀、耐油性，耐溶剂性能也不错，并且有非常坚硬耐磨的漆膜。但是这种漆膜很容易染上弊病，而且施工过程十分复杂，对环境的要求也很高。 这种树脂，有着对水泥等无机材料很强的附着力，具有耐热、耐水、耐有机溶液的优良特性。而且它的机械性能优良，这种涂膜也是比较耐腐蚀、耐磨的，而且没有毒性。但其难以忽视的缺点是耐候性很差，如果长时间受到日光照射，就可能会粉化，因而这种涂 料大多时候作底漆用，而且在低温的条件下，涂膜的固化速度很慢，它的光泽会很容易消失，不好保持，因而装饰性就很差，而且它的涂装设备的投入很大。 氨基烤漆固化后，这种漆膜具有光鲜亮丽，十分牢固，装饰作用和保护作用都很好的性能。但是它的缺点是需要十分好的涂装设备，而且能耗也很高，因而不太适合小型生产。 这种醇酸漆具有一个十分诱人的优点，那就是价格便宜并且施工也不复杂。而且这种涂膜具有耐久性和耐候性好的特点。涂膜也十分丰满，很坚硬，并且它的装饰作用也十分不错。不过这种漆的干燥过程是十分缓慢 的，不适合用于高装饰性的场合。 它可以制成无溶剂涂料，只需要刷一次就可以得到很厚的涂膜，并且这种漆膜有更好的装饰作用，也很容易对它进行保养。但是这种漆膜的收缩率很大，而且它的气干性不饱和聚酯一般需要抛光处理。它对基材的附着力很差，对装备的要求较高，不适合小型生产。 胶树脂 水性、绝缘性、耐腐蚀性都是很好的。但是它的耐热性却是非常一般的，机械性能也不好，而且装饰效果很差，也不方便制成高固体涂料。 它是酚与醛在有催化剂的条件下合成的产品。这种 酚醛漆很容易就会变成黄色的，而且它的耐候性差。但是这种漆有一个很好的优点，就是它的耐水性和耐腐蚀性是非常棒的，并且这种漆膜非常坚硬，色泽也很亮丽，所以它的装饰效果很好。 目前，我国已广泛地采用玻璃钢来制造各种汽艇、游艇以及汽车制造业。由于它是一种具有许多优良性能的复合材料，并且它的性能的适应范围也非常广泛。主要应用在 胶模、石蜡膜、塑木模等） 随着科学技术的发展，许多玻璃钢产品 大量地被开发，并大量运用。然而在实际作用中，相关部门提出了一系列需要解决的问题，列如：玻璃钢产品的寿命一般为多久，如何根据材料性能变化的规律来正确地进行原料的选择、产品设计、成型制造等，还有玻璃钢有老化现象存在。 玻璃钢老化性能就是在环境条件作用下，玻璃钢的性能变化情况。目前，玻璃钢老化和放老化的研究工作已经取得了很大的进步与发展。并且在全国多个地方建立了大气曝晒实验室，样品储存器，海水和淡水浸泡试验室，试验点，已经初步建立了比较全面的自然老化试验场地。 为了筛选原材料，对比不同品种玻璃钢的耐老化性能，还用 了人工加速老化试验研究的方法。并且还研究了玻璃纤维表面化学处理剂、胶衣等防老措施及其效果。 经过各种试验得出，为了保证相关产品的使用效果，可以采用在玻璃钢表面施加含有大量树脂的表面层、胶衣层或涂漆等，或降低温度、降低相对湿度的库存条件或采用湿态极限强度进行设计等方法来达到所需的要求。 其中，玻璃纤维表面化学处理不仅提高了玻璃钢的干态强度和湿态强度，而且特别显著地改善了玻璃钢的耐水性、电性能、耐候性和耐腐蚀性能。 虽然到现在我们已经做了一些研究工作并且取得了一些进步，但这却仍然跟不上这个工业迅速发展的需要。而 且，就目前来看，我们的研究工作还只是在无载、静态的条件下。并且在实际作用中，由于各种因素的共同作用，玻璃钢的老化速率越来越快。 现如今，我们也只能将湿热老化试验作为筛选对比玻璃钢耐温热性的手段，为了促进玻璃钢工业的发展，我们还应慢慢积累资料，深入研究，使这种人工加速老化的实验标准化，使之成为检验和考核玻璃钢的工具，能预测玻璃钢的长期库存老化性能，来提高玻璃钢得质量。 还有一点问题就是，通常情况下，复合材料的强度和刚性主要由纤维增强材料来承担，然而如何充分地发挥纤维增强材料的力学性能来提高复合材料的综合性能又 受到树脂基体和复合成型的影响。目前正在开展对改善常用热塑性树脂的复合工艺的研究，还提出了热塑性树脂浸渍纤维的多种有效的可行的工艺方法。 玻璃钢已经成为现代工业发展中必不可缺的一种材料，是新材料领域发展的主力军，同时它又是国家战略的新兴产业。从技术水平上看，我国玻璃钢的制造水平与世界先进水平还是有很大一段差距的，列如： 在未来的发展中，高性能材料的应用将会使整个相关产业的生产技术的进步，产品质量也会升级，而相关的生产装备也会有很大的提升。相信经过未来 4的发展，这种材料将会基本满足国民经济和国防科技工业对这种材料的需求，也会形成一些具有国际竞争力的集团和许多有跟强创新力、产业链也比较完善的相关产业集聚区。而且，如果要制造出这种复合材料，那么它的优良性能就必需要通过优化设计。因而，这种材料的制造设计将更加专业化和市场化。而且，如果通过制造自动化，可以非常有效的降低成本费用，提高效益。 到目前为止，我国在该产业中已经形成了比较完善得工业体系，工艺装备也与国际相差不远，是一个复合产业大国。然而 在 业中有着 “ 轻原材料，重产品 ”“ 重学术研究，轻商品化的倾向 ” ，这对行业的发展有着很不好的影响。但是现在国家已开始提倡 “ 产、学、研相结合 ” 。在改革开放的社会里，我们应顺应这种产业发展的共同规律，弘扬我国名族勤劳智慧的优良传统，从而使这种产业健康而迅速的发展成长！ 参考文献 1.玻璃钢材料 苗会文 2012 2.新材料工业 余启勇 2013 3. 2013 年中国复合材料行业发展回顾与展望 张文玲 薛忠民 4.高性能碳纤维研究进展 曾汉民