树脂的作用将分散的玻璃纤维粘结在一起
在玻璃钢材料中,树脂的作用一是将分散的玻璃纤维粘结在一起,使其成为整体,使纤维定向定位,不能移动;二是起着传递作用。FRP的各项主要性能如电性能、耐温性、防腐性,主要是由树脂决定。目前,生产玻璃钢主要选用热固性树脂,这类树脂在催化剂及一定的温度、应力作用下发生某种不可逆化学反应(固化),使线性有机聚合物链相互交联,形成三维结构体。热固性树脂在固化前一般是液态,可以流动,从而可以加工制作,一旦固化变成坚硬的固体,就不可能再回到固化前的状态,也不能再次定型。热固性树脂主要有以下四种:
(1)
呋喃树脂
呋喃树脂是以糠醇或糠醛作为主要原料,在酸性催化剂存在下经过缩聚得到的含有呋喃环的一种树脂。呋喃树脂具有较好的耐腐蚀、耐溶剂、耐热性能,但是由于呋喃树脂粘度小,力学性能差,性脆,所以一般常常以改性来应用。
(2)酚醛树脂
酚醛树脂是最早的人工合成树脂,是由苯酚加甲醛在催化剂存在下经过缩合而成。酚醛树脂原料丰富,工艺简单,价格便宜。但是酚醛树脂固化收缩率约为3%~5%,对玻璃纤维粘结力差,不耐碱。
(3)不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种。它是由饱和二元酸、不饱和二元酸(或酸酐)和二元醇缩聚而成的线性聚合物,经过交链单体或活性溶剂稀释形成具有一定粘度的树脂溶液,简称UP。在树脂分子中同时含有重复的不饱和双键和酯键,使用时再加入固化剂,使单体和不饱和聚酯分子中的双键发生自由基共聚反应,最终交联成为体型结构的树脂。不饱和聚酯具有100%的反应能力,即液态组成物能够全部转变为固态聚合物,而不分离出副产物,可以在一定温度和压力下,通过引发剂的作用而制成玻璃钢和各种模压制品及浇筑件,同时具有良好的机械、介电、耐酸性、耐腐蚀性能。但是不饱和聚酯树脂固化时体积收缩率较大,贮存期限较短,含有苯乙烯,有刺激性气味,并有一定的毒性,长期大量接触对人体健康不利。
(4)环氧树脂
环氧树脂是指分子中含有两个或多个环氧基团的树脂的总称。具有很高的粘结性实验工艺研究能、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。
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%--1 0%;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O.1---0.3%,
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%H2S04、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3P04和30%Na2C03中可以用两年;而在500%H2S04和100%nN03常温浸泡半年、10%NaOH(100℃)浸泡一个月,性能保持不变。
④电绝缘性优良。环氧树脂的击穿电压大于35kv/mm。
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。
⑥固化成型方便。
⑦能耐大多数霉菌,所以能在比较苛刻的热带条件下使用。酚醛树脂具有脆性,且主要用作树脂改性;呋喃树脂粘结性差,不耐碱;不饱和聚酯树脂机械性能,耐腐蚀性能较好,但具有一定毒性,对人体有害。故本试验选定具有优异耐腐蚀性,粘结力好,固化收缩率小的环氧树脂作为成膜物质。由于环氧树脂是含环氧基团的多种树脂的泛称,从商业角度出发,结合产品性能,成膜物质最终选用防腐专用、价格低廉的双酚A型环氧树脂。其环氧值为0.41~0.47,软化点为12~20℃,环氧当量为213~244,双酚A型环氧树脂的优点固然好,但也有其缺点:
①操作粘度大,粘度20---40Pas,这在施工方面显的有些不方便;
②固化物性脆,伸长率小。由于含有苯环,降低了弹性;
③耐机械冲击力差。
解决方法:
①使用稀释剂降低粘度;
②性脆,使用增塑剂改性;
③选用增强玻璃纤维及合适的填料,改善力学性能。
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