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【小常识】玻璃钢常见辅助材料

卓创资讯 刘阳2 2018-12-28 09:33:26
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  生产复合材料的主要原材料是各种基体和增强材料,但在实际生产中为了操作的方便,工艺的需要,成本的考虑以及制品的性能和外观需求等,需要加入稀释剂、填料、阻燃剂、颜料等辅助材料。这里就几种主要的辅助材料作简要介绍。

1、浸润剂

  浸润剂是在玻璃纤维拉丝过程中被覆上的,其作用是满足拉丝,纺织等工艺的要求,但浸润剂的存在妨碍了树脂和玻璃纤维的粘结。因此,在制作玻璃增强树脂材料之前,应将其除去。除去的程度用残留量衡算。主要的方法有洗涤法(即根据浸润剂的组成,采用碱液、肥皂水、有机溶剂等分解和洗去浸润剂)和热处理法(利用加热的方法,使涂敷在玻璃纤维表面的浸润剂经挥发、碳化、烘烧而除去)。最常用的是热处理法。     

  现在的玻璃纤维生产工艺也有选择既可以做浸润剂又可以做偶联剂的物质当浸润剂,这种玻璃纤维制品就不需要进行表面处理。还有的生产厂家,在出厂前已将玻璃纤维处理好了,并涂上了偶联剂。

2、偶联剂(表面处理剂)

  复合材料的性能除了决定于所选用的增强材料和基体材料外,很大程度上还决定于增强材料和基体材料界面结合的强度,增强材料经表面处理后,大大改善了复合材料的性能。其作用机理一般认为是偶联理论:即偶联剂(表面处理剂)含有两部分性质不同的官能团,一种能与纤维表面很好结合,另一种官能团能很好的和基体(一般是树脂)结合。通过偶联剂把两种截然不同的材料结合成一个整体。

  常见的有以下两种:     

  ①有机酸氯化铬络合物  

  简称铬络合物,常见的是“沃兰”(Volan)化学名是甲基丙烯酸氯化铬络合物。它通常做成水、异丙醇合丙酮的溶液,该溶液为酸性,一般是暗绿色。     

  ②有机硅处理剂  

  有机硅烷处理剂是一类品种很多效果也很显著的处理剂,其分子中含有R基团和X基团,R基团中含有能与树脂作用形成化学键的活性基团,X基团中含有水解后能与玻璃结合的基团。这类处理剂中以KH-560最为常用。

3、引发剂(固化剂)

  引发剂是一类能引起分子活化而产生游离基,从而引发连锁反应的物质。一般的树脂通过加热也可以固化,但反应难以控制,并且反应不完全。一般用引发剂,最常用的有过氧化环己酮、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰等,使用时根据复合材料的成型工艺和成型要求的固化温度来选择。   

  引发剂为有机过氧化物,活性很强在消防上属于危险品,而且对人体,尤其是皮肤和眼睛有刺激。另外,引发剂和促进剂不可直接接触,易发生爆炸。应贮存于阴凉、干燥处,避开热源。

4、促进剂

  促进剂是一种能促使引发剂在临界温度以下形成游离基的物质。因为现今的引发剂为有机过氧化物,大多数的临界温度比较高,常温下分解缓慢。如果单纯用提高温度的方法会使制品出现气泡和裂纹。加入促进剂的话,可降低氧化物的临界分解温度,加速室温下产生游离基的速率,确保室温固化定型。 

  常用的促进剂有钴盐(例如环烷酸钴、辛酸钴等)和叔胺(例如二甲基苯胺、二乙基苯胺等)两类。另外要正确的选择促进剂和引发剂的搭配使用。

5、交联单体

  在不饱和聚酯树脂中,是由不饱和聚酯和交联单体两部分组成的溶液。不饱和聚酯树脂常用的交联单体有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、二乙烯基苯等。

6、稀释剂

  环氧树脂在室温下粘度大,不利于手糊操作,为了降低它的粘度,常在使用过程中加入一定量的稀释剂,以增加对纤维的浸润能力,同时还可以增加填料的加入量,在涂刷上也便于操作。稀释剂一般分为活性和非活性稀释剂。活性的能参与树脂的固化;非活性的只是机械混合,在固化时有部分会逸出,从而增加收缩率,降低粘结力,一般很少使用。

  常见的活性稀释剂有:环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、甘油环氧树脂等,非活性稀释剂有丙酮、乙醇、甲苯等。

7、增韧剂

  一般用在环氧树脂上,因为环氧树脂固化后比较脆,为了改善它的脆性,提高韧性,可适当加入增韧剂。增韧剂也分活性和非活性,活性的参与固化反应;非活性的不参与固化反应。

  活性增韧剂有:聚硫橡胶、聚酰胺树脂、304#(乙二醇酯)、302#(蓖麻油酯);非活性的有邻苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯。

8、着色剂

  主要是美化制品,可以在胶衣树脂或树脂中适量加入各种颜料糊。着色后的树脂基复合材料,不仅给人美感,还能达到各种不同的使用效果,若能正确使用,可以提高其使用价值。着色材料大多为粉状颜料、颜料糊等。一般分为有机染料和无机染料,有机染料着色力强,能得到透明的色彩,但大多数耐侯性、耐溶剂性差;无机溶剂着色力小,色彩不十分鲜明,耐侯性 、耐溶剂性好,对于在室外使用或在苛刻条件下使用的制品,选用无机颜料较为合理。

9、胶衣树脂

  在树脂基增强材料中,制品的耐久性很大程度上取决于暴露在表面的一层树脂的质量,应尽可能的使纤维不靠近表面,以防空气的侵蚀,因此在制品工作表面做一层树脂含量很高的胶衣树脂。其作用主要使对制品起保护作用,其次改善制品的外观,着色的胶衣树脂可以取代油漆等涂料。

10、填料

  填料的主要功能是不仅能使复合材料制品的价格降低,更重要的是能显著改善制品的机械性能、耐磨性能、热学性能、耐老化性能等。 

  ①石墨  

  石墨是碳的结晶矿物之一。呈铅灰或黑色,不溶于水,是一种片状填料。用其改性的聚氯乙烯、聚丙烯材料不仅具有原来树脂的优点,而且还具有导电性能好,线膨胀系数小,弹性模量大等优点;改性的酚醛胶粘剂,石墨呋喃胶粘剂及石墨水玻璃胶粘剂等其粘结强度高,耐腐蚀性能好。

  ②云母  

  云母是层状含水铝硅酸盐矿物,具有良好的耐高温性能和电绝缘性能,此外还具有很强的抗酸、碱和抗压性能。云母填充后可大大提高制品的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量。另外,云母粉为无毒,可用于与食品接触的制品。 

  ③高岭土  

  俗称瓷土,是一种以高岭石或多水高岭石为主要成分、具有可塑性的软质粘土。化学性质稳定,比较耐酸,有较高耐火性。作为填充材料,高岭土具有优良的电绝缘性能,可调节树脂粘度及成型加工性能,提高耐磨性。在使用前要注意,一定要将其烘干。   

  ④碳酸钙  

  碳酸钙是目前最常用的无机粉状填料。 可分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和胶质碳酸钙,一般用轻质碳酸钙。碳酸钙最早用于聚氯乙烯,以后有推广到其他热塑性和热固性树脂中去,其用量也超过其他填料。碳酸钙为无毒物质,可用于与食品接触的制品。  

  ⑤滑石粉  

  滑石是一种含水的硅酸镁矿物。滑石作为填料,可提高制品的硬度、耐火性、抗酸碱性、电绝缘性、尺寸稳定性、耐蠕变性,并有润滑性,可减少对机械及模具的磨损。无毒物质,可用于与食品接触的制品。 

  ⑥白碳黑  

  一种人工合成的白色二氧化硅微粉。用其做填料能提高树脂的的物理性能,电绝缘性能和刚硬度,但对设备有一定的磨损。由于其粒径小,使其还有很多其他优良的改性作用,是一种新型的填料。 

  ⑦空心玻璃微珠  

  在复合材料工业中,空心珠是最有用的填料之一。将其加在玻璃纤维增强的树脂中可以提高强度,减轻质量。另外还可用于其他许多树脂。

11、脱模剂

  为使制品与模具分离而附于模具成型面的物质称为脱模剂。其功能是使制品顺利的从模具上取下来,同时保证制品表面质量和模具完好。脱模剂主要种类有:

  ①薄膜型脱模剂:主要有聚脂薄膜,聚乙烯醇薄膜,玻璃纸等,其中聚脂薄膜用量较大。

  ②混合溶液型脱模剂:其中聚乙烯醇溶液应用最多。聚乙烯醇溶液采用底聚合度聚乙烯与水、酒精按一定比例配制的一种粘性透明液体。干燥时间约30min。

  ③蜡型脱模剂:这种脱模剂使用方便,省工省时省料,脱膜效果好,价格也不高,因此应用也广泛。

来源:复材应用技术网

 
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