玻璃钢废弃物处理方法

精品文档 1欢迎下载 玻璃钢废弃物处理方法玻璃钢废弃物处理方法 废弃玻璃钢产品 传统的处理方法是掩埋与燃烧 掩埋有占用大量土地及污染地下水 的缺点 燃烧有产生有害气体污染环境的缺点 特别是近年来研究已证实 不饱和聚酯的 主要原料苯乙烯为环境激素 它的化学结构稳定 又不能生物降解 具有很高的环境滞留 性 成为持续性有机污染物 无论在空气 水 还是在土壤中 都能强烈地吸附于颗粒上 借助于水生 陆生食物链不断富集 对生态环境造成危害 人类若食用被污染的动 植物 将产生严重的后果 主要表现在 环境激素引起男性生殖能力下降 男子女性化 程度加剧 环境激素引起女性生殖系统癌变 国外的处理方法 作为水泥原料 该方法是把玻璃钢废弃物先粉碎为粒径 毫米大小的粉末 吹入水泥窑炉内 作为燃料 燃烧 残渣作为水泥原料使用 这种方法的特点是 能把玻璃钢废弃物全部处理完毕 玻 璃钢废弃物一部分转化成能源 可以减小部分燃料用量 也就减少了二氧化碳的排放 因 窑内温度高 产生的有害气体极少 没有有害气体污染空气的问题 作为高炉炼铁还 原剂使用 把玻璃钢废弃物粉碎成粒度为 毫米的粉末 吹入高炉 利用废弃物的 碳与氧反应生成一氧化碳 把氧化铁粉还原为铁 其特点基本上与第一种方法相同 物理回收 将玻璃钢废弃物粉碎成粒度不同的粉末 作为填料使用 这种方法 生产成本 最低 处理方法简单 但在制造微粉时 粉碎成本相对较高 作为微粉添加到 或其他玻璃钢产品中 往往随着添加量的增加 降低新制品的强度 化学回收法 这种方法是把粉碎后的微粉溶解于乙二醇 在 的高温下 在碱催化剂的作用下 使树脂分解 分离出玻璃纤维 再加入顺丁烯二酸或反丁烯二酸进 行再反应 重新生成不饱和聚酯 得到的不饱和聚酯分子量有所提高 产品性能有较大程 度的提高 该方法的优点有三 废弃玻璃钢在 可由乙二醇类分 解 一般合成树脂设备都可进行废弃玻璃钢分解 不需要增加设备投资 分 解物不需要精制 直接可作为合成原料 再合成不饱和聚酸树脂 国内宜采用的方法 我 国的玻璃钢工业经过 多年的发展 特别是 年代以后发展非常迅速 但产量的 是由乡镇企业生产的 多为人工手糊产品 机械化 自动化程度低 加之许多玻璃 钢生产厂家采用劣质原材料 粗制滥造 产品寿命大大低于国外同类产品 加工时产生的 边角料也高于国外水平 而且废弃玻璃钢产品基本上没有做任何处理 绝大多数就地掩埋 或在自然环境中燃烧 对环境造成很大的污染 废弃玻璃钢的回收 利用 已成为玻璃钢 工业亟待解决的问题 笔者认为 政府有关部门应尽快制定有关政策与法规 建立一套废 精品文档 2欢迎下载 弃物收集 加工 处理体系 协调生产厂家 原料厂家和使用者对废弃物的处理 另一方 面 在使用玻璃钢时要认真论证合理选材 尽可能推广使用易回收利用的材 料 最大限度地减少玻璃钢的使用量 推广新工艺 采用先进的生产设备 最大限度地减 少玻璃钢生产时产生的边角料 对于废弃玻璃钢的处理 根据国外的先进经验 结合我国 的基本国情 笔者认为 目前有两种方法比较经济实用 作为水泥厂原料燃烧的方法 最佳 燃烧可以节约能源 减少二氧化碳的产生 燃烧后残存物不含氯和磷 作为水泥原 料 对水泥的质量几乎没有影响 利用率可达 我国有很多水泥厂 工厂的生产 设备足以支持废弃玻璃钢的处理 物理回收 即粉末填充法也是一个较好的方法 可 以处理大量玻璃钢废弃物 如 的填充量可达 虽然强度有 一定的下降 但可以满足一般使用要求 同时还可以使制品的比量下降 制得轻质产品 化学再生的方法虽然处理最为完美 能将废弃玻璃钢分解成原料再使用 但成本太高 我 国的经济还不太发达 资金有限 目前还不能大规模采用这种方法 但随着经济的发展与 科学技术的进步 化学处理方法将是最好的方法 精品文档 3欢迎下载 玻璃钢复合材料的刚度 层间强度 弹性模量的特点玻璃钢复合材料的刚度 层间强度 弹性模量的特点 玻璃钢 复合材料的力学性能具有明显的方向性 玻璃钢等人造的复合材料还可以人为地变 化纤维方向和数量来达到某种特定的强度要求 例如 我们采用 1 1 玻璃布 指经向纤 维和纬向纤维量为 1 1 制造的玻璃钢 其经向和纬向强度几乎是相等的 但在其它方向 上强度则较低 如在 45 方向上强度比经 纬向强度 1 2 还要低 值得注意的是人们常常有一种误解 认为资料中所列举的强度数据就是实际构件的强 度数据 其实这两者截然不同 差异较大 例如手糊聚酯玻璃钢板 小试件抗伸强度可达 200 250MPa 而在同样原材料的 3m 9m 的大型构件上取下一块试样 它的抗伸强度只有 100MPa 这是因为两者的制造操作条件不同 大块板工艺条件不如小试件那样理想 因此 在采用各类资料 书籍所给出的强度数据时 一定要注意你所设计的构件工艺制造条件和 一般小试件之间 的差异 否则将会出现问题 此外 还要注意玻璃钢 复合材料层间强度和弹性模量低的特点 层间是薄弱环节 因 为层间没有增强纤维 所以它的层间剪切和层间抗伸强度都较低 充其量也只是树脂本身 的强度 这个特点告诫人们在设计和制造玻璃钢制品时 除工艺制造时尽量使布层间粘牢 外 设计上应使层间应力降到最低 防止层间破坏情况出现 例如 306 聚酯玻璃钢的层 间剪切强度只有 8 9 26MPa 层间抗伸强度还要低些 玻璃钢的弹性模量比木材大 2 倍 但比一般结构钢小 10 倍 因此 在玻璃钢结构中 常感刚性不足 会出现较大的变形 为了改善这一缺点 可采用夹层结构 亦可通过应用 高模量纤维或中空纤维等来解决 可以看成 FRP 刚性 优质木材 竹材 比强度 即单位密度下的拉伸强度 也就是材料的抗拉强度与密度之比 用以说明其 轻质高强的程度 玻璃钢密度介于 1 5 2 0 之间 只有普通碳钢的 1 4 1 5 比轻金属铝 还要轻 1 3 左右 而机械强度却很高 某些方面甚至能接近普通碳钢的水平 例如某些环 氧玻璃钢 其拉伸 弯曲和压缩强复均达到 400MPa 以上 按比强度计算 玻璃钢不仅大大 超过普通碳钢 而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平 精品文档 4欢迎下载 玻璃钢接触成型工艺之玻璃钢接触成型工艺之 手糊成型工艺手糊成型工艺 手糊成型的工艺流程如下 1 生产准备 场地 手糊成型工作场地的大小 要根据产品大小和日产量决定 场地要求清洁 干燥 通风良好 空气温度应保持在 15 35 之间 后加工整修段 要设有抽风除尘和喷水装置 模具准备 准备工作包括清理 组装及涂脱模剂等 树脂胶液配制 配制时 要注意两个问题 防止胶液中混入气泡 配胶量不能过多 每次配量要保证在树脂凝胶前用完 增强材料准备 增强材料的种类和规格按设计要求选择 2 糊制与固化 铺层糊制 手工铺层糊制分湿法和干法两种 干法铺层 用预浸布为原料 先将预学 好料 布 按样板裁剪成坏料 铺层时加热软化 然后再一层一层地紧贴在模具上 并注 意排除层间气泡 使密实 此法多用于热压罐和袋压成型 湿法铺层 直接在模具上将增 强材料浸胶 一层一层地紧贴在模具上 扣除气泡 使之密实 一般手糊工艺多用此法铺 层 湿法铺层又分为胶衣层糊制和结构层糊制 手糊工具 手糊工具对保证产品质量影响很大 有羊毛辊 猪鬃辊 螺旋辊及电锯 电 钻 打磨抛光机等 固化 制品固化分硬化和熟化两个阶段 从凝胶到三角化一般要 24h 此时固化度达 50 70 巴柯尔硬性度为 15 可以脱模 脱后在自然环境条件下固化 1 2 周才能使 制品具有力学强度 称熟化 其固化度达 85 以上 加热可促进熟化过程 对聚酯玻璃钢 80 加热 3h 对环氧玻璃钢 后固化温度可控制在 150 以内 加热固化方法很多 中小 型制品可在固化炉内加热固化 大型制品可采用模内加热或红外线加热 3 脱模和修整 脱模 脱模要保证制品不受损伤 脱模方法有如下几种 顶出脱模 在模具上预埋顶 精品文档 5欢迎下载 出装置 脱模时转动螺杆 将制品顶出 压力脱模 模具上留有压缩空气或水入口 脱模 时将压缩空气或水 0 2MPa 压入模具和制品之间 同时用木锤和橡胶锤敲打 使制品和 模具分离 大型制品 如船 脱模 可借助千斤顶 吊车和硬木楔等工具 复杂制品可 采用手工脱模方法 先在模具上糊制二三层玻璃钢 待其固化后从模具上剥离 然后再放在 模具上继续糊制到设计厚度 固化后很容易从模具上脱下来 修整 修整分两种 一种是尺寸修整 另一种缺陷修补 尺寸修整 成型后的制品 按设计尺寸切去超出多余部分 缺陷修补 包括穿孔修补 气泡 裂缝修补 破孔补强等 玻璃钢生产工艺玻璃钢生产工艺 接触低压成型工艺接触低压成型工艺 接触低压成型工艺的特点是以手工铺放增强材料 浸清树脂 或用简单的工具辅助铺放增 强材料和树脂 接触低压成型工艺的另一特点 是成型过程中不需要施加成型压力 接触 成型 或者只施加较低成型压力 接触成型后施加 0 01 0 7MPa 压力 最大压力不超过 2 0MPa 接触低压成型工艺过程 是先将材料在阴模 阳模或对模上制成设计形状 再通过加 热或常温固化 脱模后再经过辅助加工而获得制品 属于这类成型工艺的有手糊成型 喷 射成型 袋压成型 树脂传递模塑成型 热压罐成型和热膨胀模塑成型 低压成型 等 其中前两种为接触成型 接触低压成型工艺中 手糊成型工艺是聚合物基复合材料生产中最先发明的 适用范 围最广 其它方法都是手糊成型工艺的发展和改进 接触成型工艺的最大优点是设备简单 适应性广 投资少 见效快 根据近年来的统计 接触低压成型工艺在世界各国复合材料 工业生产中 仍占有很大比例 如美国占 35 西欧占 25 日本占 42 中国占 75 这 说明了接触低压成型工艺在复合材料工业生产中的重要性和不可替代性 它是一种永不衰 落的工艺方法 但其最大缺点是生产效率低 劳动强度大 产品重复性差等 1 原材料 接触低压成型的原材料有增强材料 树脂和辅助材料等 1 增强材料 接触成型对增强材料的要求 增强材料易于被树脂浸透 有足够的形变性 能满 足制品复杂形状的成型要求 气泡容易扣除 能够满足制品使用条件的物理和化学性 能要求 价格合理 尽可能便宜 来源丰富 用于接触成型的增强材料有玻璃纤维及其织物 碳纤维及其织物 芳纶纤维及其织物 精品文档 6欢迎下载 等 2 基体材料 接触低压成型工艺对基体材料的要求 在手糊条件下易浸透纤维增强材料 易排除 气泡 与纤维粘接力强 在室温条件下能凝胶 固化 而且要求收缩小 挥发物少 粘度适宜 一般为 0 2 0 5Pa s 不能产生流胶现象 无毒或低毒 价格合理 来源 有保证 生产中常用的树脂有 不饱和聚酯树脂 环氧树脂 有进也用酚醛树脂 双马来酰亚 胺树脂 聚酰亚胺树脂等 几种接触成型工艺对树脂的性能要求 成型方法 对树脂性能要求 胶衣制作 1 成型时不流淌 易消泡 2 色调均匀 不浮色 3 固化快 不产生皱纹 与铺层树脂粘接性好 手糊成型 1 浸渍性好 易浸透纤维 易排除气泡 2 铺敷后固化快 放热少 收缩小 3 易挥发物少 制品表面不发粘 4 层间粘接性好 喷射成型 1 保证手糊成型的各项要求 2 触变性恢复更早 3 温度对树脂粘度影响小 4 树脂适用期要长 加入促进剂后 粘度不应增大 袋压成型 1 浸润性好 易浸透纤维 易排出气泡 2 固化快 固化放热量要小 3 不易流胶 层间粘接力强 3 辅助材料 接触成型工艺中的辅助材料 主要是指填料和色料两类 而固化剂 稀释 剂 增韧剂等 归属于树脂基体体系 2 模具及脱模剂 1 模具 模具是各种接触成型工艺中的主要设备 模具的好坏 直接影响产品的质 量和成本 必须精心设计制造 设计模具时 必须综合考虑以下要求 满足产品设计的精度要求 模具 精品文档 7欢迎下载 尺寸精确 表面光滑 要有足够的强度和刚度 脱模方便 有足够的热 稳定性 重量轻 材料来源充分及造价低 模具构造 接触成型模具分为 阴模 阳模和对模三种 不论是哪种模具 都可以根据尺寸大小 成型要求 设计成整体或拼装模 模具材料 造反模具材料时 应满足以下要求 能够满足制品的尺寸精度 外观质量及使用寿命要求 模具材料要有足够的强度和刚度 保证模具在使 用过程中不易变形和损坏 不受树脂侵蚀 不影响树脂固化 耐热性好 制品固化和加热固化时 模具不变形 容易制造 容易脱模 昼减轻模具 重量 方便生产 价格便宜 材料容易获得 能用作手糊成型模具的材料有 木材 金属 石膏 水泥 低熔点金属 硬质泡沫塑料及玻璃钢等 脱模剂基本要求 不腐蚀模具 不影响树脂固化 对树脂粘接力小于 0 01MPa 成膜时间短 厚度均匀 表面光滑 使用安全 无毒害作用 耐热 能以受加热固化的温度作用 操作方便 价格便宜 接触成型工艺的脱模剂主要有薄膜型脱模剂 液体脱模剂和油膏 蜡类脱 模剂 玻璃钢生产工艺玻璃钢生产工艺 喷射成型技术喷射成型技术 喷射成型技术是手糊成型的改进 半机械化程度 喷射成型技术在复合材料成型工艺中所 占比例较大 如美国占 9 1 西欧占 11 3 日本占 21 目前国内用的喷射成型机主要 是从美国进口 1 喷射成型工艺原理及优缺点 喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出 同时将切断 的玻纤粗纱 由喷枪中心喷出 使其与树脂均匀混合 沉积到模具上 当沉积到一定厚度 时 用辊轮压实 使纤维浸透树脂 排除气泡 固化后成制品 喷射成型的优点 用玻纤粗纱代替织物 可降低材料成本 生产效率比手糊的高 2 4 倍 产品整体性好 无接缝 层间剪切强度高 树脂含量高 抗腐蚀 耐渗漏性好 可减少飞边 裁布屑及剩余胶液的消耗 产品尺寸 形状不受限制 其缺点为 树 脂含量高 制品强度低 产品只能做到单面光滑 污染环境 有害工人健康 喷射成型效率达 15kg min 故适合于大型船体制造 已广泛用于加工浴盆 机器外罩 整体卫生间 汽车车身构件及大型浮雕制品等 2 生产准备 精品文档 8欢迎下载 场地 喷射成型场地除满足手糊工艺要求外 要特别注意环境排风 根据产品尺寸大小 操作间可建成密闭式 以节省能源 材料准备 原材料主要是树脂 主要用不饱和聚酯树脂 和无捻玻纤粗纱 模具准备 准备工作包括清理 组装及涂脱模剂等 喷射成型设备 喷射成型机分压力罐式和泵供式两种 泵式供胶喷射成型机 是将树 脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中 充分混合后再由喷枪喷出 称为枪内混 合型 其组成部分为气动控制系统 树脂泵 助剂泵 混合器 喷枪 纤维切割喷射器等 树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接 调节助剂泵在摇臂上的位置 可保证配料比例 在空压 机作用下 树脂和助剂在混合器内均匀混合 经喷枪形成雾滴 与切断的纤维连续地喷射 到模具表面 这种喷射机只有一个胶液喷枪 结构简单 重量轻 引发剂浪费少 但因系 内混合 使完后要立即清洗 以防止喷射堵塞 压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别 装在压力罐中 靠进入罐中的气体压力 使胶液进入喷枪连续喷出 安是由两个树脂罐 管道 阀门 喷枪 纤维切割喷射器 小车及支架组成 工作时 接通压缩空气气源 使 压缩空气经过气水分离器进入树脂罐 玻纤切割器和喷枪 使树脂和玻璃纤维连续不断的 由喷枪喷出 树脂雾化 玻纤分散 混合均匀后沉落到模具上 这种喷射机是树脂在喷枪 外混合 故不易堵塞喷枪嘴 3 喷射成型工艺控制 喷射工艺参数选择 树脂含量 喷射成型的制品中 树脂含量控制在 60 左右 喷 雾压力 当树脂粘度为 0 2Pa s 树脂罐压力为 0 05 0 15MPa 时 雾化压力为 0 3 0 55MPa 方能保证组分混合均匀 喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同 一般选用 20 夹角 喷枪与模具的距离为 350 400mm 改变距离 要高速喷枪夹角 保证 各组分在靠近模具表面处交集混合 防止胶液飞失 喷射成型应注意事项 环境温度应控制在 25 5 过高 易引起喷枪堵塞 过 低 混合不均匀 固化慢 喷射机系统内不允许有水分存在 否则会影响产品质量 成型前 模具上先喷一层树脂 然后再喷树脂纤维混合层 喷射成型前 先调整气压 控制树脂和玻纤含量 喷枪要均匀移动 防止漏喷 不能走弧线 两行之间的重叠富庶 小于 1 3 要保证覆盖均匀和厚度均匀 喷完一层后 立即用辊轮压实 要注意棱角和 凹凸表面 保证每层压平 排出气泡 防止带起纤维造成毛刺 每层喷完后 要进行检 查 合格后再喷下一层 最后一层要喷薄些 使表面光滑 喷射机用完后要立即清洗 防止树脂固化 损坏设备 玻璃钢原材料玻璃钢原材料 不饱和聚酯树脂的类别不饱和聚酯树脂的类别 精品文档 9欢迎下载 玻璃钢制作时所用的原材料树脂品种 主要有 不饱和聚酯树脂 UP 环氧树脂 酚醛树 脂 热固性树脂 呋喃类树脂 三聚氰胺甲醛树脂 聚丁二烯树脂 有机硅树脂等 聚氨 酯树脂 以及其他热塑性树脂类 例如聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 苯乙烯 丙烯腈树脂 SAN 或 AS 树脂 ABS 树脂 聚酰胺 聚碳酸酯 聚甲醛 聚酰亚胺 改性聚酰亚胺 聚 砜 聚砜醚 聚芳醚酮 聚苯硫醚 芳香族聚酯等热塑性树脂 其中使用最多的是不饱和聚酯树脂 其原因是由于不饱和聚酯树脂的原材料来源较为 广泛 价格较为便宜 并且成型工艺简单 成型温度较低 生产成本低等 不饱和聚酯树 脂的品种牌号很多 其分类情况也各不相同 若按产品性能来分类 可分为如下的类别 通用型不饱和聚酯树脂 这种树脂是应用得最多的树脂品种 如 191 196 树脂等 柔韧型不饱和聚酯树脂 这种树脂制成玻璃钢制品后 其制品具有较好的柔韧性 其牌号为 TM182 304 T541 等 弹性不饱和聚酯树脂 这种树脂具有较高的弯曲强度 更坚韧而无脆性 适宜制作 家具高档涂料 以及机器外壳等 耐化学药品型的不饱和聚酯树脂 这类树脂具有较好的耐腐蚀性能 由于腐蚀介质 种类很多 因此针对不同的介质可以使用不同的耐腐蚀树脂 其牌号有 197 3301 323 MFE 2 等 阻燃型不饱和聚酯树脂 这类树脂可分为合成型和添加型两种 均可达到阻燃的效 果 其牌号为 7901 S 906 TM302 317 等 耐热型不饱和聚酯树脂 这类树脂可以制成在较高温度下使用的玻璃钢制品 其热 变形温度至少不低于 110 其牌号为 TM197 TM199 S685 等 光稳定型和耐气候型不饱和聚酯树脂 这类树脂具有较好的耐大气的老化性能 暴 露在日光条件下可以长期使用 仍保存一定的使用性能 其牌号为 TM195 S692 F45 515 等 空气干燥型不饱和聚酯树脂 这类树脂具有空干性 即暴露在空气中进行固化 其 表面不会发粘 以便改善其工艺性能及产品的使用性能 但其固化条件仍与通用型不饱和 树脂的相同 在低温或室温下进行固化 其牌号为 SGA20 桐酸型不饱和聚酯树脂等 铸塑型不饱和聚酯树脂 这类树脂是一类低收缩 低放热的树脂 其主要的特性是 铸塑时不会产生裂纹及破裂 可避免产生应力集中现象 并且颜色浅 透明性好 其牌号 为 SB39 S793 等 胶衣不饱和聚酯树脂 通常称为胶衣树脂 这类树脂在手工制作玻璃钢制品时十 精品文档 10欢迎下载 分重要 它不但可以起到玻璃钢表面的保护层作用 而且可以起到表面的装饰效果 起着 十分重要的作用 由于玻璃钢制品的使用环境及要求各不相同 因此必须根据实际情况 选用不同品种的胶衣树脂 目前的牌号为 TM 33 TM 35 S 739 胶衣 33 等 SMC BMC 专用不饱和聚酯树脂 这类树脂的主要特点是粘度低 增稠快 活性高 能快速固化 简称 C BMC 专用树脂 耐水性和耐热性能好 稳定性好等 目前的牌号 为 S 816 S 817 等 玻璃钢在建筑工业中的应用玻璃钢在建筑工业中的应用 建筑工业在国民经济中占有很重要的地位 不论是哪一个国家 建筑工业望远是国民经济 的支柱产业之一 随着社会的进步 人们对居住面积 房屋质量和娱乐设施等提出越来越 高的要求 这就是推动建筑工业改革发展的动力 建筑工业现代化的发展方向是 改善施工条件 加快建设进度 降低成本 提高质量 节约能源 减少运输 保护耕地 保护环境和提高技术经济效益等 为了达到此目的 必 须从改善现有的建筑材料和发展新型建筑材料方向着手 在建筑工业中发展和使用玻璃钢对减轻建筑物自重 提高建筑物的使用功能 改革建 筑设计 加速施工进度 降低工程造价 提高经济效益等都十分有利 是实现建筑工业现 代化的必要条件 1 玻璃钢的建筑性能 1 材料性能的可设计性 玻璃钢的性能可根据使用要求进行设计 如要求耐水 防 腐 高强 可选用树脂基复合材料 由于玻璃钢的重量轻 制造方便 对于大型结构和形 状复杂的建筑制品 能够一次成型制造 提高建筑结构的整体性 2 力学性能好 玻璃钢的力学性能可在很大范围内进行设计 由于选用的材料不同 增强材料的铺设方向和方向差异 可以获得性能判别很大的复合材料 如单向玻纤增强环 氧复合材料的拉伸强度可达 1000MPa 以上 比钢 建筑钢 的拉伸强度还高 选用碳纤维 作增强材料 制得的玻璃钢弹性模量可以达到建筑钢材水平 而其密度却比钢材小 4 5 倍 更为突出的是玻璃钢在制造过程中 可以根据构件受力状况局部加强 这样既可提高结构 的承载能力 又能节约材料的减轻自重 3 装饰性好 玻璃钢的表面光洁 可以配制成各种鲜艳的色彩 也可以制造出不同 的花纹和图案 适宜制造各种装饰板 大型浮雕及工艺美术雕塑等 4 透光性 透明玻璃钢的透光率达 85 以上 与玻璃相似 其最大特点是不易破碎 能承受荷载 用于建筑工程时可以将结构 围护及采光三者综合设计 能够达到简化采光 精品文档 11欢迎下载 设计 降低工程造价之目的 5 隔热性 建筑物的作用是能够防止由热传导 热对流引起的温度变化 给人们以 良好的工作和休息环境 一般建筑材料的隔热性能较差 例如普通混凝土的导热系数为 1 5 2 1W m K 红砖的导热系数为 0 81 W m K 树脂基复合材料的夹层结构的导热系数 为 0 05 0 08 W m K 比普通红砖小 10 倍 比混凝土小 20 多倍 6 隔音性 隔音效果好坏是评价建筑物质量的标准之一 但传统材料中 隔音效果 好的建筑材料往往密度较大 隔热性差 运输和安装困难 玻璃钢的隔音性能虽然不很理 想 但它有消逝振动音波及传播音波的作用 经过专门设计的夹层结构 可达到既隔音又 隔热的双层效果 7 电性能 玻璃钢具有良好的绝缘性能 它不受电磁波作用 不反射无线电波 通 过设计 可使其在很宽的频段内都具有良好的透微波性能 对电通讯系统的建筑物有特殊 用途 如可用于制造雷达天线罩和各种机房 8 耐化学腐蚀 玻璃钢有很好的抗微生物作用和耐酸 碱 有机溶剂及海水腐蚀作 用的能力 特别适用于化工建筑 地下建筑及水工建筑等工程 9 透水和吸水性 玻璃钢吸湿性很低 不透水 可以用于建筑工程中的防水 给水 及排水等工程 2 建筑用树脂基复合材料的应用情况 随着建筑工业的迅速发展 玻璃钢越来越多地被用于建筑工程 1 承载结构 用作承载结构的复合材料建筑制品有 柱 桁架 梁 基础 承重折 板 屋面板 楼板等 这些玻璃钢构件 主要用于化学腐蚀厂房的承重结构 高层建筑及 全玻璃钢 复合材料楼房大板结构 2 围护结构 玻璃钢围护结构制品有各种波纹板 夹层结构板 各种不同材料玻璃 钢复合板 整体式和装配式折板结构和壳体结构 用作壳体结构的板材 它既是围护结构 又是承重结构 这些构件可用作工业及民用建筑的外墙板 隔墙板 防腐楼板 屋顶结构 遮阳板 天花板 薄壳结构和折板结构的组装构件 3 采光制品 透光建筑制品有透明波形板 半透明夹层结构板 整体式和组装式采 光罩等 主要用于工业厂房 民用建筑 农业温室及大型公用建筑的天窗 屋顶及围扩墙 面采光等 4 门窗装饰材料 属于此类材料制品有门窗断面玻璃钢拉挤型材 平板 浮雕板 复合板等 一般窗框型材用树脂玻璃钢 复合材料门窗防水 隔热 耐化学腐蚀 用于工 业及民用建筑 装饰板用作墙裙 吊顶 大型浮雕等 精品文档 12欢迎下载 5 给排水工程材料 市政建设中给水 排水及污水处理工程中已大量使用复合材料 制品 如各种规格的给水玻璃钢管 高位水箱 化粪池 防腐排污管等 6 卫生洁具材料 属于此类产品的有浴盆 洗面盆 坐便盆 各种整体式 组装式 卫生间等 广泛用于各类建筑的卫生工程和各种卫生间 7 采暖通风材料 属此类复合材料制品有冷却塔 管道 板材 栅板 风机 叶片 及整体成型的采暖通风制品 工程上应用的中央空调系统中的通风厨 送风管 排气管 防腐风机罩等 8 高层楼房屋顶建筑 如旋转餐厅屋盖 异形尖顶装饰屋盖 楼房加高 球形屋盖 屋顶花园 屋顶游泳池 广告牌和广告物等 9 特殊建筑 大跨度飞机库 各种尺寸的冷库 活动房屋 岗亭 仿古建筑 移动 剧院 透微波塔楼 屏蔽房 防腐车间 水工建筑 防浪堤 太阳能房 充气建筑等 10 其它 玻璃钢在建筑中的其它用途还很多 如各种家具 马路上的阴井盖 公园 和运动场座椅 海滨浴场活动更衣室 公园仿古凉亭等 玻璃钢制品形成的特殊性玻璃钢制品形成的特殊性 玻璃钢制品形成的特殊性 是指结构物几何形状的无限制性与成型工艺的方便性所谓结构 物形状的无限制性是相对于钢材 木材等传统材料而言的 玻璃钢在成型以前 纤维是柔 松的 基体是流动的 依靠模具成型出复合材料制品 不象金属或木材一类惯用材料是用 成材拼装 因此 构件的大小厚薄不受成材的影响 可以按照设计需要确定 在开始考虑 复合材料结构物设计时 应尽可能地将可以合并的结构元件合并成一个零件 例如梁 肋 板面的拼装可以一次成型一个组合件 这样可减少拼装工作量及模具 既减轻结构物重量 也提高了产品质量 降低了成本 如直升飞机旋叶 大型化工厂冷却用的风机叶片等 如 果采用玻璃钢等复合材料 就比较容易制成扭曲形的旋叶 代替常规的直形旋叶 以提高 气动性能 还有一层意思 就是玻璃钢成型比较方便 工艺性很好 人们根据玻璃钢制品不同的 几何形状 用途 特殊的技术要求和批量 可以选择不同的成型工艺方法 一般来说 成 型加工都比较简单 而且适于整体成型 减少结构的零件数量 特别是对于形状复杂而所 需数量不多的非定型产品 不仅工艺简单可以一次成型 而且经济效果尤为突出 这里要 特别提醒一下 人们容易把工艺成型的方便性与结构形状的无限制性误解为玻璃钢成型工 艺很简单 容易 甚至认为没什么技术 用手一糊就成型了 其实 玻璃钢制造工艺是一 项专门技术 除成型理论外还有一系列操作技能 要想生产出高质量的制品决非是件简单 精品文档 13欢迎下载 的事 玻璃钢中通常用的玻璃纤维及其特性玻璃钢中通常用的玻璃纤维及其特性 玻璃钢中常用的玻璃纤维直径是 8 13um 近年来各国所用的玻璃纤维趋向于向粗直径 发展 通用的是 13 18um 采用池窑拉丝 采用粗直径纤维既不影响玻璃钢的性能 纤维 的产量又可以大幅度提高 因为产量和直径成平方关系 也有采用直径 20um 以上的玻璃 纤维 玻璃钢所用的玻璃纤维一般是把单丝并成线或粗纱 或进一步制成织物及做成毡来 使用 玻璃纤维的强度是相不当高的 玻璃纤维可按三种方向排列 一 单向纤维增强的玻璃钢 这一类玻璃钢 玻璃纤维定向排列在一个方向 它是用连续纱或单丝片铺层的 在纤 维方向上 有很高的弹性模量和强度 其纤维方向的强度可高达 100MPa 但在垂直纤维方 向上 其强度很低 只有严格的单向受力情况下 才使用这类玻璃钢 其纤维体积含量可 以高达 60 二 双向纤维增强的玻璃钢 这类玻璃钢是用双向织物铺展的 其玻璃纤维体积含量可达 50 在两个正交的纤维 方向上 有较高的强度 它适用于矩形的平板或薄壳结构物 三 准各向同性玻璃钢 这类玻璃钢是用短切纤维毡或模塑料制成的 制品中各向强度基本接近 纤维体积含 量一般小于 30 适用于强度 刚度要求不高或荷载不很清楚而只能要求各向同性的产品 玻璃纤维的分类方法玻璃纤维的分类方法 玻璃纤维的分类方法很多 一般可从玻璃原料成分 单丝直径 纤维外观 生产方法 及纤维特性等方面进行分类 一 以玻璃原料成分分类 这种分类法 主要用于连续玻璃纤维的分类 一般以不同的碱金属氧化物含量来区分 碱 金属氧化物一般指氧化钠 氧化钾 在玻璃原料中 由纯碱 芒硝 长石等物质引入 碱 金属氧化物是普通玻璃的主要组分之一 其主要作用是降低玻璃的熔点 但玻璃中碱金属 氧化物的含量愈高 它的化学稳定性 电绝缘性能和强度都会相应降低 因此 对不同用 途的玻璃纤维 要采用不同含碱量的玻璃成分 从而经常采用玻璃纤维成分的含碱量 作 精品文档 14欢迎下载 为区别不同用途的连续玻璃纤维的标志 根据玻璃成分中的含碱量 可以把连续纤维分为如下几种 无碱纤维 通称 E 玻璃 R2O 含量小于 0 8 是一种铝硼硅酸盐成分 它的化学稳定性 电绝缘性能 强度都很好 主要用作电绝缘材料 玻璃钢的增强材料和轮胎帘子线 中碱 纤维 R2O 的含量为 11 9 16 4 是一种钠钙硅酸盐成分 因其含碱量高 不能作电绝 缘材料 但其化学稳定性和强度尚好 一般作乳胶布 方格布基材 酸性过滤布 窗纱基 材等 也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料 这种纤维成本较低 用途 较广泛 高碱纤维 R2O 含量等于或大于 15 的玻璃成分 如采用碎的平板玻璃 碎瓶子玻璃 等作原料拉制而成的玻璃纤维 均属此类 可作蓄电瓶隔离片 管道包扎布和毡片等防水 防潮材料 特种玻璃纤维 如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维 镁铝硅系高强高弹玻 璃纤维 硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维 含铝纤维 高硅氧纤维 石英纤维等 二 以单丝直径分类 玻璃纤维单丝呈圆柱形 因此它的粗细可以用直径来表示 通常根据直径范围 把拉制成 型的玻璃纤维分成几种 其直径值以 um 为单位 粗纤维 其单丝直径一般为 30um 初级纤维 其单丝直径大于 20um 中级纤维 单丝直径 10 20um 高级纤维 亦称纺织纤维 其单丝直径 3 10um 对于单丝直径小于 4um 的玻璃纤维 又称为超细纤维 单丝直径不同 不仅纤维的性能有差异 而且影响到纤维的生产工艺 产量和成本 一般 5 10um 的纤维作为纺织制品用 10 14um 的纤维一般做无捻粗纱 无纺布 短切纤 维毡等较为适宜 三 以纤维外观分类 玻璃纤维的外观 即其形态和长度取决于它的生产方式 又与其用途有关 可分为 连续纤维 又称纺织纤维 从理论上讲 连续纤维是无限延续的纤维 主要用漏板法拉 制而成 经纺织加工后 可以制成玻纱 绳 布 带 无捻粗纱等制品 定长纤维 其长度有限 一般在 300 500mm 但有时也可较长 如在毡片中基本上是 杂乱的长纤维 例如采用蒸汽吹拉法制成的长棉 拉断成毛纱后 长度也不过几百毫米 其它还有棒法毛纱 一次粗纱等制品 都制成毛纱或毡片使用 玻璃棉 也是一种定长玻璃纤维 其纤维较短 一般在 150mm 以下或更短 在形态上 精品文档 15欢迎下载 组织蓬松 类似棉絮 故又称短棉 主要作保温 吸声等用途 此外 还有短切纤维 空 心纤维 玻璃纤维粉及磨细纤维等 四 以纤维特性分类 这是一类为适应特殊使用要求 新发展起来的 纤维本身具有某些特殊优异性能的新 型玻璃纤维 大致可分为 高强玻璃纤维 高模量玻璃纤维 耐高温玻璃纤维 耐碱玻璃 纤维 耐酸玻璃纤维 普通玻璃纤维 指无碱及中碱玻璃纤维 光学纤维 低介电常数玻 璃纤维 导电纤维等 玻璃纤维的物理性能玻璃纤维的物理性能 1 外观特点 一般天然或人造的有机纤维 其表面都有较深的皱纹 而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱 体 其横断面几乎都是完整的圆形 宏观来看 表面光滑 所以纤维之间的抱合力非常小 不利于和树脂粘结 由于呈圆柱体 所以玻璃纤维彼此靠近时 空隙填充的较密实 这对 提高玻璃钢制品的玻璃含量是有利的 2 密度 玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大 但比一般金属密度要低 几乎和铝一祥 因此 在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能 玻璃纤维的密度与成分有密切的关系 一般为 2 5 2 7g cm3 左右 但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密度可达 2 9g cm3 一般 来说无碱纤维的密度比有碱纤维密度要大 3 抗拉强度 玻璃纤维的抗拉强度比同成分的玻璃高几十倍 例如有碱玻璃的抗拉强度只有 40 100MPa 而用它拉制的玻璃纤维强度可达 2000MPa 其强度提高了 20 50 倍 不饱和聚酯树脂及其应用不饱和聚酯树脂及其应用 本书根据国内外不饱和聚酯树脂及玻璃钢 人造大理石和人造玛瑙等品种的发展近况 较 详细地阐述了不饱和聚酯树脂生产的原理 工艺与应用 上篇系统地介绍了不饱和聚酯树 脂的化学反应 配方设计 生产工艺 着重介绍了引发剂 促进剂 阻聚剂的作用以及阻 燃树脂和乙烯基酯树脂 下篇介绍了不饱和聚酯树脂的品种 复合材料的复合机理和特性 制品和模具的设计与制作方法 着重介绍了各种玻璃钢制品的制作工艺 人造大理石和人 造玛瑙的制作工艺 详细论述了片状模塑料及团状模塑料的基础理论 特性及成型方法 树脂的现场施工 安全操作 原料及树脂的测试标准 另外还着重介绍了玻璃纤维表面处 精品文档 16欢迎下载 理及其应用技术 玻璃纤维增强材料的设计计算方法 玻璃钢树脂罐 本书可供各有关生 产 科研 设计部门 使用单位的技术人员学习 也可供大专院校有关专业师生参考 目录 上篇不饱和聚酯树脂的生产工艺 1 概论 1 1 1 不饱和聚酯树脂的一般特性 1 1 2 不饱和聚酯的发展状况 3 1 3 不饱和聚酯技术发展概况 6 1 4 基本概念 9 1 4 1 官能度 9 1 4 2 热塑性和热固性 10 1 4 3 加成聚合和缩合聚合 10 1 4 4 交联 引发剂 11 1 4 5 促进剂 12 1 4 6 聚合度 13 1 4 7 分子量和分子量分布 13 2 不饱和聚酯所用主要原材料 16 2 1 不饱和二元酸 16 2 1 1 顺丁烯二酸酐 16 2 1 2 反丁烯二酸 18 2 2 饱和二元酸 18 2 2 1 邻苯二甲酸酐 18 2 2 2 间苯二甲酸 19 2 2 3 对苯二甲酸 19 2 2 4 己二酸 20 2 2 5 四氯邻苯二甲酸酐 20 2 2 6 四溴邻苯二甲酸酐 20 2 2 7 桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐 20 2 2 8 六氯桥亚甲基邻苯二甲酸酐 21 2 3 二元醇 21 2 3 1 丙二醇 21 精品文档 17欢迎下载 2 3 2 乙二醇 22 2 3 3 一缩二乙二醇 22 2 3 4 一缩二丙二醇 23 2 3 5 新戊二醇 23 2 3 6 二溴新戊二醇 23 2 3 7 双酚 A 衍生物 23 2 3 8 氢化双酚 A24 2 3 9 烯丙醇 24 2 4 交联单体 24 2 4 1 苯乙烯 24 2 4 2 其他苯的乙烯基衍生物 26 2 4 3 邻苯二甲酸二烯丙酯 26 2 4 4 甲基丙烯酸甲酯 27 2 4 5 三聚氰酸三烯丙酯 27 2 5 引发剂 28 3 不饱和聚酯的配方设计 30 3 1 通用不饱和聚酯分子链的结构设计 31 3 1 1 聚酯分子链的形成 31 3 1 2 交联剂的使用 33 3 1 3 通用聚酯树脂配方 33 3 1 4 通用聚酯的变型 34 3 2 主要结构成分的选择 40 3 2 1 不饱和二元酸 40 3 2 2 饱和二元酸 42 3 2 3 二元醇 44 3 2 4 交联单体 46 3 3 制品性能对组分与结构的要求 48 3 3 1 力学性能 48 3 3 2 柔软性 49 3 3 3 结晶性 51 3 3 4 热稳定性 52 精品文档 18欢迎下载 3 3 5 熔点 53 3 3 6 阻燃性 53 3 3 7 电性能 54 3 3 8 耐化学性 54 3 3 9 对水敏感性 55 3 3 10 透明度与光稳定性 56 3 3 11 空气干燥性 56 3 4 分子量改变的影响 57 3 5 引发与阻聚系统的选择 58 3 5 1 不同引发剂对树脂性能的影响 58 3 5 2 不同阻聚剂对树脂性能的影响 59 4 不饱和聚酯的化学反应 61 4 1 聚酯缩聚反应的特点 61 4 1 1 分子链的逐步增长过程 61 4 1 2 缩聚反应的可逆性 62 4 2 分子量的控制 63 4 2 1 分子量的分布 63 4 2 2 平均分子量 67 4 2 3 分子量的控制 68 4 3 聚酯的黏度 77 4 3 1 不饱和聚酯熔体属于非牛顿流体 77 4 3 2 影响黏度的因素 79 4 4 体型缩聚反应和凝胶 80 4 5 不饱和聚酯的共缩聚反应 81 4 5 1 聚酯分子结构的多样性 81 4 5 2 聚酯反应的一步法和两步法 83 4 6 不饱和聚酯的交联 86 4 7 不饱和聚酯交联的引发过程 89 4 7 1 有机引发剂 90 4 7 2 热分解引发 91 4 7 3 化学分解引发 91 精品文档 19欢迎下载 4 7 4 光引发 94 4 8 阻聚 缓聚和稳定 94 4 9 固化后树脂的老化与防老化 96 4 9 1 紫外线的作用 96 4 9 2 空气中氧和臭氧的作用 98 4 9 3 水解降解作用 99 5 不饱和聚酯的生产工艺 100 5 1 生产流程与车间布置 100 5 2 主要生产设备 103 5 2 1 缩聚反应用设备 103 5 2 2 稀释设备 106 5 2 3 检测与控制仪器 107 5 3 生产工艺 107 5 3 1 试验室合成 107 5 3 2 车间生产工艺 110 5 4 生产过程及产品质量控制 113 5 4 1 工艺过程的控制 113 5 4 2 原材料质量控制 116 5 4 3 产品质量控制 117 5 5 树脂的分析 124 6 引发剂 促进剂 阻聚剂 126 6 1 引发剂 促进剂 阻聚剂之间的关系 126 6 2 引发剂的选用 126 6 2 1 树脂特性 128 6 2 2 树脂的存放期 128 6 2 3 成型温度控制 130 6 2 4 固化速度 132 6 2 5 模制件的壁厚 132 6 2 6 填料 颜料及各种添加剂的影响 133 6 3 常温固化用引发剂 138 6 3 1 过氧化环己酮 138 精品文档 20欢迎下载 6 3 2 过氧化甲乙酮 139 6 4 片状模塑料和团状模塑料所用引发剂 144 6 5 其他引发剂 146 6 5 1 过氧化酮 147 6 5 2 过氧化二酰 147 6 5 3 氢过氧化物 150 6 5 4 二烷基过氧化物与二芳基过氧化物 152 6 5 5 过氧化羧酸酯 152 6 6 引发剂的联用 152 6 7 促进剂 加速剂与凝胶稳定剂 155 6 7 1 金属化合物促进剂 155 6 7 2 叔胺促进剂 158 6 7 3 加速剂 160 6 7 4 加速剂与凝胶稳定剂 162 6 7 5 促进剂的最适用量 163 6 8 阻聚剂与缓聚剂 164 6 8 1 对阻聚剂的使用要求 166 6 8 2 主要阻聚剂的规格及使用方法 167 6 8 3 阻聚性能的评价 168 6 8 4 贮存中固化性能的漂移 172 6 9 苯乙烯在固化后树脂中的残余 177 7 不饱和聚酯技术的进展 179 7 1 环氧化物连续生产工艺 179 7 1 1 反应原理 179 7 1 2 合成工艺概况 181 7 1 3 环氧化物工艺的主要优缺点 182 7 2 在不饱和聚酯分子中引入新的结构单元 182 7 2 1 双环戊二烯 182 7 2 2 新戊二醇 185 7 2 32 2 4 三甲基 1 3 戊二醇 185 7 2 41 4 二甲醇环己烷 186 精品文档 21欢迎下载 7 2 5 二溴新戊二醇 186 7 2 6 四溴双酚 A 二 2 羟乙基醚 187 7 2 7 二羟甲基丙酸 187 7 2 8 三羟甲基乙烷 187 7 2 91 4 二羧酸环己烷 188 7 3 不饱和聚酯品种的进展 188 7 3 1 苯乙烯低挥发性树脂 189 7 3 2 泡沫聚酯树脂 190 7 3 3 聚酯水泥 191 8 阻燃树脂 193 8 1 阻燃概述 193 8 1 1 阻燃机理 193 8 1 2 有机物的燃烧 194 8 1 3 阻燃元素的引入 195 8 1 4 氧化锑等阻燃添加剂的作用 196 8 1 5 有机磷化合物的辅助阻燃 196 8 2 阻燃树脂配方原则 197 8 3 添加型阻燃树脂 199 8 3 1 卤代添加剂 199 8 3 2 含磷或含磷与卤素添加剂 200 8 3 3 三水合氧化铝 201 8 3 4 钼化合物 201 8 4 反应型阻燃树脂 202 8 4 1 含氯结构单元 202 8 4 2 含溴结构单元 204 8 5 可燃性测定方法 205 8 5 1 氧指数测定 ASTM D 2863205 8 5 2 火焰传播速度测定 207 8 5 3 其他测定方法 210 9 乙烯基酯树脂 211 9 1 树脂的合成 212 精品文档 22欢迎下载 9 2 分子结构对性能的影响 215 9 3 不同品种的乙烯基酯树脂 217 9 3 1 基本乙烯基酯树脂 217 9 3 2 片状模塑料 218 9 3 3 高温用环氧清漆乙烯基酯树脂 218 9 3 4 阻燃树脂 219 9 3 5 辐射固化树脂 219 9 3 6 氨基甲酸乙酯乙烯基酯树脂 220 9 3 7 橡胶改性乙烯基酯树脂 220 9 4 树脂的固化 221 9 5 交联单体 223 9 6 主要性能 224 9 6 1 各种乙烯基酯树脂性能对比 224 9 6 2 黏度 224 9 6 3 延伸率对层合材料性能的影响 227 下篇不饱和聚酯树脂的应用 10 不饱和聚酯树脂的品种 231 10 1 通用树脂 232 10 2 胶衣树脂 234 10 3 耐化学树脂 236 10 3 1 耐化学树脂类型 236 10 3 2 间苯型耐化学树脂 238 10 3 3 双酚 A 型耐化学树脂 239 10 3 4 乙烯基酯树脂 240 10 4 阻燃树脂 241 10 5 浇铸树脂 243 10 5 1 纽扣树脂 243 10 5 2 包胶树脂 244 10 5 3 大型浇铸树脂 244 10 6 柔性树脂 246 10 7 透明板材树脂 247 精品文档 23欢迎下载 10 8 人造大理石和人造玛瑙树脂 248 10 9 对模 模压 拉挤用树脂 250 10 10 片状模塑料和团状模塑料用树脂 252 10 11 发泡聚酯树脂 253 10 12 低挥发树脂 255 10 13 特殊用途树脂 256 10 14 可接触食品级树脂 257 10 14 1 不饱和聚酯树脂允许采用的主要原料 258 10 14 2 满足树脂生产工艺性和制品应用性能所需用的各种添加剂 及辅助材料 259 10 14 3 检验要求 260 11 增强材料 填料及其他添加材料 261 11 1 玻璃纤维 261 11 1 1 玻璃纤维对不饱和聚酯的增强效果 261 11 1 2 玻璃纤维的制造方法 262 11 1 3 玻璃纤维的成分与性能 267 11 1 4 纤维直径和纱线细度 268 11 1 5 玻璃纤维制品及代号 268 11 1 6 玻璃纤维浸润剂 270 11 1 7 玻璃纤维浸润剂用聚酯树脂乳液 273 11 1 8 玻璃纤维的各种制品 276 11 2 其他纤维增强材料 279 11 2 1 碳纤维 279 1