环氧树脂在玻璃钢拉挤型材上的应用

　　玻璃钢拉挤成型工艺流程、原材料及应用领域介绍

　　拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱及其他连续增强材料、聚酯表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模，由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。

　　利用。域领个各用民、拉挤工艺生产的产品其拉伸强度高于普通钢材。表面的富树脂层又使其具有良好的防腐性，故在具有腐蚀性的环境的工程中是取代钢材的最佳产品，广泛应用于交通运输、电工、电气、电气绝缘、化工、矿山、海洋、船艇、腐蚀性环境及生活、民用各个领域。

　　拉挤成型工艺流程

　　拉挤成型工艺形式很多。等热加式合组，分类方法也很多。如间歇式和连续式，立式和卧式，湿法和干法，履带式牵引和夹持式牵引，模内固化和模内凝胶模外固化，加热方式有电加热、红外加热、高频加热、微波加热或组合式加热等。

　　拉挤成型典型工艺流程为：

　　玻璃纤维粗纱排布——浸胶——预成型——挤压模塑及固化——牵引——切割——制品

　　拉挤成型设备组成

　　1、增强材料传送系统：如纱架、毡铺展装置、纱孔等。

　　2、树脂浸渍：直槽浸渍法最常用，在整个浸渍过程中，纤维和毡排列应十分整齐。

　　3、预成型：浸渍过的增强材料穿过预成型装置，以连续方式谨慎地传递，以便确保它们的相对位置，逐渐接近制品的最终形状，并挤出多余的树脂，然后再进入模具，进行成型固化。

　　4、模具：模具是在系统确定的条件下进行设计的。根据树脂固化放热曲线及物料与模具的摩擦性能，将模具分成三个不同的加热区，其温度由树脂系统的性能确定。模具是拉挤成型工艺中最关键的部分，典型模具的长度范围在0.6~1.2m之间。

　　5、牵引装置：牵引装置本身可以是一个履带型拉出器或两个往复运动的夹持装置，以便确保连续运动。

　　6、切割装置：型材由一个自动同步移动的切割锯按需要的长度切割。

　　成型模具的作用是实现坯料的压实、成型和固化。模具截面尺寸应考虑树脂的成型收缩率。模具长度与固化速度、模具温度、制品尺寸、拉挤速度、增强材料性质等有关，一般为600～1200mm。

　　模腔光洁度要高以减少摩擦力，延长使用寿命，易于脱模。通常用电加热，对高性能复合材料采用微波加热。模具入口处需有冷却装置，以防胶液过早固化。浸胶工序主要掌握胶液相对密度(黏度)和浸渍时间。其要求和影响因素与预浸料相同。

　　固化成型工序主要掌握成型温度、模具温度分布、物料通过模具的时间(拉挤速度)，这是拉挤成型工艺的关键工序。在拉挤成型过程中，预浸料穿过模具时产生一系列物理的、化学的和物理化学的复杂变化，迄今仍不很清楚。

　　大体上讲按照预浸料通过模具时的状态，可把模具分成三个区域。增强材料以等速穿过模具，而树脂则不同。在模具入口处树脂的行为近似牛顿流体，树脂与模具内壁表面处的黏滞阻力减缓了树脂的前进速度，并随离模具内表面距离的增加，逐渐恢复到与纤维相当的水平。

　　预浸料在前进过程中，树脂受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区。

　　逐渐变硬，收缩并与模具脱离。树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动。在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度。固化温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配。预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后些，脱离点控制在模具中部。

　　三段的温差控制在20～30℃，温度梯度不宜过大。还应考虑固化反应放热的影响。通常三个区域分别用三对加热系统来控温。

　　牵引力是保证制品顺利出模的关键。牵引力的大小取决于产品与模具间的界面剪应力。剪应力随牵引速度的增加而降低，并在模具的入口处、中部和出口处出现三个峰值。

　　入口处的峰值是由该处树脂的黏滞阻力产生的。其大小取决于树脂黏性流体的性质、入口处温度及填料含量。在模具内树脂黏度随温度升高而降低，剪应力下降。随着固化反应的进行，黏度及剪应力增加。第二个峰值与脱离点相对应，并随牵引速度的增加，大幅度降低。第三个峰值在出口处，是制品固化后与模具内壁摩擦而产生的，其值较小。

　　牵引力在工艺控制中很重要。要使制品表面光洁，则要求脱离点处的剪应力(第二个峰值)小，并且尽早脱离模具。牵引力的变化反应了制品在模具中的反应状态，并与纤维含量、制品形状和尺寸、脱模剂、温度、牵引速度等有关。

　　拉挤成型玻璃钢用主要原材料

　　树脂基体

　　拉挤成型玻璃钢主要采用不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂，其他树脂也用酚醛树脂、环氧树脂、甲基丙烯酸等树脂。近年来由于酚醛树脂具有防火性等优点，现在国外已开发出适合拉挤成型玻璃钢用的酚醛树脂，称第二代酚醛树脂，已推广使用。除热固性树脂外，根据需要也选用热塑性树脂。

　　纤维增强材料

　　拉挤成型玻璃钢所用的纤维增强材料，主要是E玻璃纤维无捻粗纱居多，根据制品需要也可选用C玻璃纤维、S玻璃纤维、T玻璃纤维、AR玻璃纤维等。此外，为了特殊用途制品的需要也可选用碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、维尼纶等合成纤维。为了提高中空制品的横向强度，还可采用连续纤维毡、布、带等作为增强材料。

　　辅助材料

　　(1)引发剂

　　引发剂的特性通常用活性氧含量、临界温度、半衰期来表示。

　　目前常用的引发剂有：

　　MEKP(过氧化甲乙酮)

　　TBPB(过氧化苯甲酸叔丁酯)

　　BPO(过氧化苯甲酰)

　　Lm-P(拉挤专用固化剂)

　　TBPO(过氧化异辛酸叔丁酯)

　　BPPD(过氧化二碳酸二苯氧乙基酯)

　　P-16[过氧化二碳酸双(4—叔丁基环已酯]

　　实际应用中很少有用单组分的，通常都是双组分或三组分按不同的临界温度搭配使用。

　　(2)环氧树脂固化剂

　　常用的有酸酐类、叔胺、咪唑类固化剂。

　　(3)着色剂

　　拉挤中的着色剂一般以颜料糊的形式出现。

　　(4)填料

　　填料可以降低制品的收缩率，提高制品的尺寸稳定性、表面光洁度、平滑性以及平光性或无光性等;有效的调节树脂粘度;可满足不同性能要求，提高耐磨性、改善导电性及导热性等，大多数填料能提高材料冲击强度及压缩强度，但不能提高拉伸强度;可提高颜料的着色效果;某些填料具有极好的光稳定性和耐化学腐蚀性;可降低成本。

　　选择填料的粒度最好要有个梯度，以达到最佳的使用效果。现在也有对填料进行表面处理来加大用量。

　　(5)脱模剂

　　脱模剂具有极低的表面自由能，能均匀浸湿模具表面，达到脱模效果。优良的脱模效果是保证拉挤成型工艺顺利进行的主要条件。

　　早期的拉挤成型工艺是用外脱模剂，常用的有硅油等。但用量很大且制品表面质量不理想，现已采用内脱模剂。

　　脱模剂是将其直接加入到树脂中，在一定加工温度条件下，从树脂基体渗出扩散到固化制品表面，在模具和制品之间形成一层隔离膜，起到脱模作用。

　　内脱模剂一般有磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸盐类、三乙醇胺油等。其中以硬脂酸锌的脱模效果较好。在拉挤生产中，人们通常更愿意使用在常温下为液体状的内脱模剂。目前市售的内脱模剂多为伯胺、仲胺和有机磷酸酯与酯肪酸的共聚体的混合物。

　　拉挤成型制品应用

　　拉挤成型制品包括各种杆棒、平板、空心管及型材，应用范围非常广泛，包括以下几个方面：

　　1、电气市场

　　这是拉挤玻璃钢应用最早的市场，目前成功开发应用的产品有：电缆桥架、梯架、支架、绝缘梯、变压器隔离棒、电机槽楔、路灯柱、电铁第三轨护板、光纤电缆芯材等。在这个市场中还有许多值得我们进一步开发的产品。

　　2、化工、防腐市场

　　化工防腐是拉挤玻璃钢的一大用户，成功应用的有：玻璃钢抽油杆、冷却塔支架、海上采油设备平台、行走格栅、楼梯扶手及支架、各种化学腐蚀环境下的结构支架、水处理厂盖板等。

　　3、消费娱乐市场

　　这是一个潜力巨大的市场，目前开发应用的有：钓鱼竿、帐篷杆、雨伞骨架、旗杆、工具手柄、灯柱、栏杆、扶手、楼梯、无线电天线、游艇码头、园林工具及附件。

　　4、建筑市场

　　在建筑市场拉挤玻璃钢已渗入传统材料的市场，如：门窗、混凝土模板、脚手架、楼梯扶手、房屋隔间墙板、筋材、装饰材料等。值得注意的是筋材和装饰材料将有很大的上升空间。

　　5、道路交通市场

　　成功应用的有：高速公路两侧隔离栏、道路标志牌、人行天桥、隔音壁、冷藏车构件等。

　　玻璃钢拉挤型材各种树脂和多种应用

　　间苯二甲酸聚酯。这些树脂通常用于需要非常好的耐腐蚀性的应用。它们具有优异的结构特性以及在中等温度下对酸、盐和各种稀释化学品的耐受性。然而，它们不适合在有接触碱性或腐蚀性化合物风险的环境中使用。

　　· 乙烯基酯。这些树脂非常适合酸性和碱性环境。此外，它们还表现出卓越的韧性和抗疲劳性。

　　· 聚氨酯。这些树脂非常坚韧，因此通常用于经常受到冲击的零件(例如码头桩)。

　　· 环氧树脂。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性树脂所不具备的。

　　所有这些树脂都可以与各种添加剂结合，以增强最终材料的特定性能。例如，可以混合颜料以增加颜色，而可以混合紫外线抑制剂以延长使用寿命。

　　环氧树脂是否为玻璃钢的组成材料

　　一、环氧树脂和玻璃钢的区别

　　玻璃钢是一种高性能的复合材料，主要由玻璃纤维和树脂组成。其中，玻璃纤维是玻璃材料经过拉伸或喷射成型的一种纤维材料，而树脂是将环氧树脂、聚酯树脂等树脂材料与玻璃纤维进行结合制成的。因此，玻璃钢是由玻璃纤维和树脂两部分组成的材料，具有很大的优点，如重量轻、强度高、耐腐蚀等。

　　而环氧树脂，是一种高性能的塑料材料。它通常用于粘接、封装和涂层，同时也是一种非常好的电绝缘材料。因为环氧树脂具有优异的耐高温性能，它也经常用于制造高温耐受的产品。

　　二、环氧树脂在玻璃钢中的应用

　　尽管环氧树脂和玻璃钢是两种不同的材料，但环氧树脂通常用作玻璃钢制品的粘合剂和涂层材料。在玻璃钢生产过程中，环氧树脂具有以下应用场景：

　　1. 玻璃纤维强化复合材料的制备：将环氧树脂浸渍到玻璃纤维中，形成各种玻璃钢制品。

　　2. 玻璃钢的粘结：使用环氧树脂作为玻璃钢组件的连接、粘结材料。

　　3. 玻璃钢的涂层：使用环氧树脂作为玻璃钢制品表面的涂层材料，能够提高制品的耐腐蚀性能及美观度。

　　三、总结

　　综上所述，环氧树脂和玻璃钢是两种不同的材料。尽管它们在组成和特性上存在差异，但环氧树脂作为一种优秀的粘接剂和涂层材料，不仅能够提高玻璃钢的制造效率和质量，还能扩展它们在工业领域的应用。