不飽和聚酯玻璃鋼制品的成型

1、不飽和聚酯玻璃鋼制品的成型方法發(fā)展很快，主要有手糊成型、纖維纏繞成型、模壓 成型、連續(xù)擠拉成型、噴射成型、SMC 及 BMC 成型。實(shí)驗(yàn)室通常采用手糊接觸成型法。 成型方法對(duì)比，如表 1.4-11 所示。1、手糊接觸成型 手糊接觸成型方法是目前應(yīng)用最廣也是較原始的玻璃鋼成型工藝。雖然國(guó)外已開(kāi)始大有用噴射成型法部分取代的趨勢(shì)，但困其工藝操作簡(jiǎn)易，無(wú)需專門(mén)的設(shè)備，可根據(jù)設(shè)計(jì)意 圖局部加強(qiáng)，對(duì)復(fù)雜部位的施工基本不受限制，具有實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的意義。1）實(shí)驗(yàn)室手糊成型制玻璃鋼的基本原料組成為：不飽和聚酯樹(shù)脂、引發(fā)劑（如 BPO、 CHP 等）、促進(jìn)劑（如二甲基苯胺或環(huán)烷酸鈷等）、增強(qiáng)材料（以玻纖等粗格子布為

2、主）、 觸變劑、增稠劑、色料、填充料等。當(dāng)要求生產(chǎn)幾何尺寸穩(wěn)定性高的制品時(shí)需加入低收縮 劑，阻燃制品需加入阻燃劑，要求透明性的制品需加入光穩(wěn)定劑。從玻璃增強(qiáng)復(fù)合材料的基本組成可知，不飽和聚酯樹(shù)脂實(shí)質(zhì)上是膠粘劑；增強(qiáng)材料是 賦予制品以綜合強(qiáng)度的纖維或織物；填充料和觸變劑的功用是改善加工性能、改進(jìn)增強(qiáng)制 品的物理機(jī)械性能與外觀；色料能夠使玻璃鋼制品具有五彩繽紛的表現(xiàn)。大多數(shù)填充料是非活性的，而且在任何固化速度都不會(huì)貢獻(xiàn)熱量，其效應(yīng)是個(gè)惰性 稀釋劑。常用的有瓷土、二氧化硅、云母粉，氧化鈦、碳酸鈣、三氧化二銻、氧化鋁、石 英粉、石墨、石棉粉或纖維等，無(wú)機(jī)填充料能減小增強(qiáng)制品的收縮率，提高其熱性能和自

3、熄性（如氧化銻、硼鋅鹽、石棉粉或纖維）。石墨能提高增強(qiáng)制品的導(dǎo)電能力。云母粉能 賦予電絕緣性能，石英粉和金剛砂能提高其耐磨性，常用膠劑有活性二氧化硅、聚氯乙烯 樹(shù)脂粉、滲入高粘度的樹(shù)脂中，促進(jìn)樹(shù)脂液在外力作用下易于流動(dòng)，而當(dāng)外力取消后，便 立即恢復(fù)到難于流動(dòng)的凍膠狀，這性質(zhì)有助于防止和減少大型制件垂直面或斜面（上薄 下厚）施工時(shí)樹(shù)脂的流失，玻璃鋼成型工藝中，引入填充料具有降低成本和改善某些物性的作用，但也會(huì)降低制品耐水性和耐腐蝕性，因此使用量應(yīng)適度。常采用的無(wú)機(jī)色料有：鐵紅、鈦青蘭、鈦青綠、鎘黃、鎘紅、剛果紅、碳黑等；氧 化鋁、鋅鋇白（立德粉）、銻白等是良好的白色顏料。2）玻璃纖維或織物和表面

4、處理增強(qiáng)復(fù)合材料設(shè)計(jì)使用的增強(qiáng)材料，主要是玻璃纖維或織物。少量使用合成纖維或織 物。常用有無(wú)堿纖維和中堿纖維，織物有緞紋布、斜紋布和平紋布。從強(qiáng)度而言，緞紋布>斜紋布>平紋布。從施工性能看，緞紋布和斜紋布，具有良好的鋪復(fù)性，適用于型面較復(fù) 雜的制件。工業(yè)級(jí)玻璃纖維或織物在拉絲和織造時(shí)，其表面都施有蠟脂類(lèi)潤(rùn)滑劑，它是影響玻璃 纖維及織物與樹(shù)脂的浸潤(rùn)性和結(jié)合力的主要障礙，因此，施工前必須將玻璃纖維及織物進(jìn) 行物理方法或化學(xué)方法的處理，是改善玻璃纖維或織物樹(shù)脂界面狀況，增強(qiáng)界面粘結(jié) 力的重要技術(shù)措施。若樹(shù)脂膠液完全浸潤(rùn)增強(qiáng)材料，僅物理吸附所提供的粘結(jié)強(qiáng)度則能超 過(guò)樹(shù)脂固化后的內(nèi)聚力。a、

5、物理處理方法堿液煮沸脫脂法，用 35%氫氧化鈉溶液或肥皂水或洗滌劑浸泡玻纖或織物，煮沸 1小時(shí)左右，以清潔水清洗至中性，然后展伸晾干，保存?zhèn)溆谩Ｊ┕で绊氃?110的烘爐中干燥 12 小時(shí)即可使用。本方法費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便易行。高溫灼燒法：將玻璃纖維織物，置于 350450的高溫烘箱或馬弗爐中處理 35 分鐘， 取出后展伸冷卻至室溫，保存?zhèn)溆?。施工前須?110的烘爐中干燥 12 小時(shí)即可使用。 高溫處理后潤(rùn)滑劑殘留量約為 0.2%左右。纖維織物因灼燒處理強(qiáng)度損失達(dá) 2035%。b、化學(xué)處理方法化學(xué)處理法通常采用含有兩種不同活性反應(yīng)基團(tuán)的處理劑即偶聯(lián)劑，處理玻纖或織物 的表面。主要有有機(jī)硅化合物和

6、有機(jī)絡(luò)合物。偶聯(lián)劑分子鏈中易水解基團(tuán)經(jīng)水解、縮合， 與玻璃表面作用，生成牢固的共價(jià)鍵，從而改變了玻璃表面原有性質(zhì)，使之具有憎水、親 聚酯樹(shù)脂等特性；偶聯(lián)劑的親油基團(tuán)和樹(shù)脂進(jìn)行化學(xué)鍵合形成化學(xué)鍵。這樣，通過(guò)偶聯(lián)劑 的架橋作用，無(wú)機(jī)玻璃與合成樹(shù)脂間以化學(xué)鍵而偶聯(lián)起來(lái)。3）聚酯樹(shù)脂膠液制備根據(jù)固化體系、成型條件的選擇和對(duì)玻璃鋼制件性能的設(shè)計(jì)要求等擬定具體施工方 案。某些不飽和聚酯增強(qiáng)復(fù)合材料（玻璃鋼）的樹(shù)脂膠液制備參考方案，如表 1.4-14 所示。實(shí)驗(yàn)選擇室溫固化體系，低壓接觸成型條件，制備薄型玻璃增強(qiáng)復(fù)合板材。制備膠液的組成配方如下：不飽和聚酯樹(shù)脂100 份 引發(fā)劑（過(guò)氧化環(huán)己酮）34 份表某些

7、不飽和聚酯增強(qiáng)復(fù)合材料用樹(shù)脂膠液制備參考配方膠液組成用量比（%)固化特性及適用范圍1樹(shù)脂苯乙烯膠液引發(fā)劑促進(jìn)劑I10024.00.53.0室溫交聯(lián)固化，時(shí)間 2446 小時(shí)，然后于80處理 6 小時(shí)，100110處理 2 小時(shí)， 適于中、大型制件成型。2樹(shù)脂苯乙烯膠液引發(fā)劑I促進(jìn)劑1002.014.0室溫快速固化，時(shí)間 410 小時(shí)，然后于100110熱處理一定時(shí)間，適于大型制件 成型3HET 酸酐聚酯苯乙烯膠液引發(fā)劑I促進(jìn)劑100100.03室溫固化，時(shí)間 28 天，于 150固化 6小時(shí)，用于耐熱性制品與成型。4樹(shù)脂苯乙烯膠液引發(fā)劑 促進(jìn)劑I 觸變劑（活性氧化硅細(xì)粉）1000.5100.4

8、42.0室溫交聯(lián)固化，時(shí)間 24 至 48 小時(shí)，然后于 80，6 小時(shí)，902 小時(shí)，1006 小時(shí) 進(jìn)行熱處理。適于中大型成型制品5樹(shù)脂苯乙烯膠液引發(fā)劑1002.0于 100120熱固化，時(shí)間 1040 分鐘。適于小型模壓成型制件生產(chǎn)。61附：引發(fā)劑-I 為 BP0：DBP=60：40 混合糊狀物。 引發(fā)劑-為 CHP：DBP=50：50 共混物。促進(jìn)劑-I 為環(huán)烷酸鈷-苯乙烯溶液（或 DBP 溶液）。促進(jìn)劑-為 10：90 的二甲基苯胺一苯乙烯溶液（或 DBP 溶液）。 促進(jìn)劑（胺或鈷）0.01 份玻纖粗格子布80100 份 配制樹(shù)脂膠液時(shí)，促進(jìn)劑的實(shí)際用量比，根據(jù)施工過(guò)程所需要的時(shí)間，

9、可從冷固化實(shí)驗(yàn)的“促進(jìn)劑用量比與樹(shù)脂膠液凝膠時(shí)間的關(guān)系”圖中即跟蹤出來(lái)。配膠操作中不允許將 促進(jìn)劑和引發(fā)劑直接相混合，否則因反應(yīng)猛烈而會(huì)引起爆炸。通常先將引發(fā)劑加入樹(shù)脂中， 攪拌混合均勻，最后加入促進(jìn)劑并快速混勻，立即用于涂膠施工。4）手糊成型的實(shí)驗(yàn)器具和輔助材料 模具：常用的成型模具材質(zhì)有木材、金屬、玻璃、石膏、石蠟、紅砂、硬質(zhì)泡沫塑料、水泥等等。本實(shí)驗(yàn)采用金屬模板。 金屬模具板：使用表面要求平整光潔，常采用鍍鉻鋼板，或表面平整拋光的不銹鋼板。 脫模劑：保證順利在將已固化成型的制品從模型上完整的取下或脫出，常常于模具的工作面施以成模性好、均勻光滑的隔離物質(zhì)，即脫模劑。脫模劑應(yīng)符合使用方便、操

10、作安 全、來(lái)源便宜、對(duì)模具無(wú)腐蝕性、成膜性好、粘附力小、易于除去、價(jià)格低廉等要求。脫 模劑種類(lèi)主要有薄膜型、溶液型、石蠟油膏型等。薄膜型脫模劑：有玻璃紙、聚酯薄膜、PVC 薄膜、PE 薄膜、PP 薄膜和纖維素等，按 所需幅面尺寸裁剪，用凡士林類(lèi)油脂粘附于模具表面即可。溶液型脫模劑：最為常用的如由 110 份（重量）過(guò)氯乙烯與 95100 份甲苯-丙酮（1：1）混合后的均勻溶液；或由 58 份聚乙烯醇（乙烯基含量 1038%）和 3560 份乙醇、6035 份水混合后的均勻溶液；或由 10 份甲基硅橡膠與 90 份甲苯混合后的均勻溶液；或5 份甲基硅油和 95 份甲苯混合的均勻溶液等。溶液型脫模

11、劑噴涂或刷涂于模具的工作表面 后，需經(jīng)干燥附牢即可使用。油膏與石蠟型脫模劑：如硅酯、凡士林、車(chē)用蠟等。 增強(qiáng)材料的準(zhǔn)備：增強(qiáng)材料玻纖粗格子布，厚度約為 0.050.5 毫米范圍，厚度較薄的常用于面層，內(nèi)層常用斜紋、單向和緞紋布等，單向布多用于單向強(qiáng)度要求高的增強(qiáng)復(fù) 合材料。按實(shí)驗(yàn)要求的幾何尺寸裁剪成張，在 110的烘箱中干燥 12 小時(shí)后，備用。其 制品最終厚度般為 210mm。其它施工工具：涂膠刷，可根據(jù)制品幅面大小而選用各種尺寸的毛刷或油畫(huà)刷；膠輥，是涂膠鋪復(fù)施工中用于排除層間氣泡。5）手糊成型操作步驟 首先將鋼模板進(jìn)行清潔處理，要求干凈平整光滑，于四角和中心部位分別涂上幾點(diǎn)凡士林，并均勻

12、地貼上聚酯薄膜，將伸展的粗格子玻纖布鋪貼其上，準(zhǔn)備涂鋪施工。 配方設(shè)計(jì)適宜，迅速配制樹(shù)脂膠液，其粘度應(yīng)滿足手糊涂鋪施工的要求；凝膠時(shí)間應(yīng)足以保證手糊作業(yè)（包括施壓）的全面完成。樹(shù)脂膠液凝膠時(shí)間的過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)，對(duì)手糊作 業(yè)不利，對(duì)制品的綜合性能亦有不良影響。為保證不飽和聚酯玻璃增強(qiáng)復(fù)合材料制品的含膠量為 4045%，制備樹(shù)脂膠液時(shí)按玻 纖布重量的 12 倍稱取樹(shù)脂量。涂鋪施工以毛刷施膠，首先于鋪展好的玻纖布的對(duì)角線刷涂足夠的樹(shù)脂膠液，使之 伸展，然后全面各向施膠，讓膠液潤(rùn)濕整個(gè)有效幅面后，即可鋪復(fù)第一層、第三層， 同時(shí)注意用膠輥及時(shí)趕除層間空氣，以此類(lèi)推，直至逐層涂鋪施工完畢，最后對(duì)頂層玻纖 布的

13、表面均勻地刷涂以足夠的膠液，立即合上貼好聚酯薄膜的鋼模扳，檢查模具合模位置 是否正確后，施用重物、砂袋或壓力機(jī)等方法施以接觸壓力，趕層層間空氣，使之室溫下 交聯(lián)固化成型。選擇室溫固化體系制備玻璃鋼復(fù)合材料，即在室溫條件下完成手糊涂鋪?zhàn)饔煤凸袒?型。根據(jù)不同配方，交聯(lián)固化時(shí)間大約在 1248 小時(shí)范圍。為提高復(fù)合材料制品的力學(xué)強(qiáng) 度等綜合性能。應(yīng)對(duì)手糊玻璃制制件加一定的壓力，通常使用“接觸壓力”，即施加0.020.1MPa 的壓力，最高不超過(guò) 1MPa。壓力不足時(shí)，導(dǎo)致層間空隙多，制品密實(shí)度達(dá)不 到設(shè)計(jì)要求，易脫層強(qiáng)度下降；壓力過(guò)大時(shí)，導(dǎo)致樹(shù)脂膠液流失過(guò)多，制品含膠量不足， 層間粘結(jié)力弱，易分

14、離，甚至致使玻璃纖維布中相互交織的纖維被壓斷，制件強(qiáng)度下降， 甚至造成廢品。6）室溫固化玻璃鋼復(fù)合材料的后固化 為縮短不飽兒聚酯樹(shù)脂玻璃增強(qiáng)復(fù)合材料中樹(shù)脂的交聯(lián)固化時(shí)間，提高樹(shù)脂的固化程度和制品的物理機(jī)械性能，并使制品在使用過(guò)程中各種性能有良好的穩(wěn)定性，常常需要對(duì) 室溫交聯(lián)固化成型的玻璃鋼制品進(jìn)行后固化處理，亦稱“熟化處理”。后面化處理?xiàng)l件：通常按設(shè)定溫度范圍，分階段逐級(jí)升溫進(jìn)行熱處理，避免了因樹(shù)脂 固化收縮不均而引起的龜裂、分層和撓曲等缺陷。因此，施接觸壓力固化成型 2448 小 時(shí)后的制品，轉(zhuǎn)入烘箱或烘爐中，從室溫升至 60，維持 2 小時(shí)：再升至 30，維持 2 小時(shí)；最后升至 100120，維持 2 小時(shí)，冷卻至室溫，取出整理后概算含膠量。制品表觀色澤均勻、平整光滑。四、結(jié)果處理（一）性能測(cè)試 關(guān)于樹(shù)脂基玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品性能的表征和評(píng)價(jià)，除特殊制品外，主要要求檢測(cè)以下性能：1、物理性能：如表觀、樹(shù)脂含量（%）、相對(duì)密度和硬度等。2、機(jī)械性能：如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率（%）、沖擊