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③固化剂,促进剂;

④其他材料,可根据产品性能需要来决定用不用,用多少,如填料、颜料、稀释剂、光稳定剂等,在以后各章中将分别介绍。

5、常用聚酯树脂的品种、规格、性能、用途如何?

常用聚酯树脂品种很多,按其性质区分有通用的、耐腐的、耐热的、阻燃的、低收缩的等等,按其化学结构区分有顺酐型、丙烯酸环氧酯型、丙烯酯型等等,随着FRP的生产需要,各种新型树脂不断出现。

下面把常用的各种牌号的聚酯树脂列于表3-33。

表3-33常用聚酯树脂

牌号

主要成分

酸值/(mgKOH·

g-1

粘度(20℃)/(mPa·

s)

固体含量/%

凝胶时间(25℃)/min

用途及特点

树脂浇铸体

巴氏硬度

吸水率/%

热变形温度/℃

密度(20℃)/(g·

cm-1)

断裂伸长率(20℃)/%

189

乙二醇、苯酐、顺酐、醋酐

20~28

250~450

59~65

8~25

刚性、耐水、延伸率好,用于造船等

45

0.11

60

1.72

3

182

一缩乙二醇、苯酐、顺酐

17~25

650~

1150

73~79

11~21

柔性,作环氧树脂增韧

191

丙二醇、苯酐、顺酐、光稳定剂

28~36

350

61~67

12~25

刚性,生产透明波形瓦,木材保护

50

0.17

66

1.23

1.5

195

丙二醇、苯酐、顺酐、MMA

27~35

170

5.9~65

30~55

透明80%以上,用于透明FRP

196

丙二醇、一缩乙二醇、顺酐、苯酐

17~35

900

64~70

8~20

半刚性,有弹性,用于车身、船,表面光

0.15

72

2.0

197

乙二醇、双酚A、环氧丙烷加成物、顺酐

9~17

400~

1050

47~53

10~30

耐化学腐蚀

44

0.14

110~120

1.14

198

丙二醇、苯酐、顺酐

650

刚性,中等耐热

0.23

110

1.4

199

丙二醇、间苯二甲酸、反丁烯二酸

21~29

600

58~64

刚性,中等耐热,电性能好,板材在120℃长期使用,耐腐

0.25

120~130

1.2

1.1

272

间苯二甲酸

12~20

56~62

8

纤维缠绕用,防腐蚀

75

302

乙二醇、顺酐、HET酸酐

70~76

17

自熄性好(10s内)

65

7901

顺酐、苯酐、含卤素二元醇

自熄性好,

耐热性高

6471

647酸酐、丙二醇、顺酐

<40

5~9

耐热,粘结

性好

巴氏硬度

184

丙二醇、苯酐、顺酐、季戊四醇

20~40

熔点70~80℃

适于FRP干法成

型,无纬带浸渍

307

丙二醇、苯酐、顺酐(或反丁烯二酸)

<5

聚酯含量>96%

聚合速度1~3min

刚性,用于船舶、天线反射面、化工设备

3193

乙二醇、苯酐、顺酐、己二醇

32~40

韧性,用于船舶电机,车身

306(004)

乙二醇、苯酐、顺酐、环己醇

30~35

3~5

造船,车身油槽等

1.8

1.3

33

丙二醇、一缩乙二醇、间苯二甲酸(间苯型)

15~23

1100~

2100

65~71

6.5~20

胶衣,有触变性,硬度好,耐水

34

(邻苯型)

15~27

1000~

2500

8~21

35

新戊二醇型

11~19

80~160

7~20

耐水煮,耐冲击,耐污染

>40

>85

随着技术进步、产品及工艺上的需要,胶衣树脂的品种随之越来越多,有的专用于手涂,有的专用于喷涂。

目前基本上分为邻苯型和间苯型两大类,比较之,间苯型优于邻苯型。

像不饱和树脂一样:

即使同一品种类型的,各生产厂家往往各有自己的牌号。

此外,胶衣树脂还有一些专用胶

衣,如模具胶衣、阻燃胶衣(OI≥30)、食品级胶衣等。

因此FRP生产厂家应当根据自己的需要而选用。

而且认为合用时,最好不要经常更换原料供应渠道。

6.什么是填料?

使用填料的原则是什么?

填料是加入FRP中以改善某种性能或降低成本而本身又具有相对惰性的物质。

填料并非是FRP中的必需材料,用不用、用多少都由FRP制造者根据产品性能的需要来决定。

填料的使用可以提高某些性能,但用量过高,弯曲强度要下降。

特别是大多数填料,即使很干燥也会影响树脂的凝胶时间,因此在一般情况下,不必使用。

使用填料时,可以参照一下几个原则:

(1)因为确实需要突出某种性能或工艺上十分需要,可以选用有关填料;

(2)决定使用某种填料是同时,必需考虑到带来的不利影响的程度,例如聚酯FRP中,若使用炭黑或石墨粉,会影响制品的固化度;

(3)根据实际经验或通过实验来确定恰当用量;

(4)如果单纯为了降低成本而牺牲某些重要性能去使用填料,则不可取。

7.填料给FRP的性能可以带来哪些影响?

大致有如下方面,供选用时参考。

(1)加入某些无机填料能减少FRP体积收缩,防止翘曲、龟裂及内部裂纹,并提高耐热性、自熄性、抗渗性等。

(2)纤维状填料能改善冲击及拉伸强度。

(3)水合氧化铝、三氧化二锑、氯化石蜡等可阻燃消烟。

(4)氧化镁、氧化钙等增稠作用,可用于SMC。

(5)活性二氧化硅、白炭黑、膨润土以及乳液法生产的PVC粉末有触变性,在FRP的垂直面上施工可防止流胶,这些触变性填料一般用量为1%—5%。

白炭黑又叫轻质二氧化硅,性能与炭黑相像,又是白色,故叫白炭黑,极细,容量为0.128g/cm3,吸收空气中水分后易聚成粒子,烘干后恢复原状。

表面积、分散力、强度、抗撕力都较大,含二氧化硅80%—85%,还可用作补强剂、润滑剂等。

(6)石墨粉、炭黑、铝等金属粉可使FRP导电。

(7)金属粉,氢氧化铝、氢氧化镁可使FRP导热。

(8)辉绿岩粉,增加强度和耐腐性(但有渗透性),辉绿岩的硬度7—8.

(9)加入银粉(铝粉)耐紫外线,用于露天设备,防老化。

(10)金刚砂(SiC)、氧化铝、粘土、二氧化硅、石英粉、石墨、硫酸钡、聚四氟乙烯粉可增加FRP耐磨性。

(11)云母,氧化铝、瓷粉、铁粉、水泥可提高电绝缘性能。

(12)石棉纤维、铝粉、玻璃纤维,可提高抗寒及冲击韧性。

(13)石英粉、氧化铝、瓷粉、铁粉、水泥可提高硬度、抗压及起始模量。

(14)氧化铝,钛白粉、瓷粉可增加粘结力。

(15)石棉、云母、硅胶粉、酚醛树脂可提高耐热性。

(16)滑石粉、氧化铝、陶土、碳酸钙、玻璃粉、石墨、石膏粉可降低成本,减少固化收缩。

(17)加入碳酸钙、滑石粉有利于着色。

(18)加入滑石粉、二氧化硅、硫酸钡、玻璃粉可提高耐腐蚀性。

(19)玻璃空心微珠,密度小,约0.08—0.24g/cm3,用于人造大理石、人造玛瑙做填料,漂浮率≥93%。

(20)漂珠,又称空心微珠,是空心玻璃小球,来源于粉煤灰,是一种多功能的无机填料。

用于无机玻璃钢中较理想,密度小,约0.5—0.7g/cm3,含碳≤2%,容量310—340kg/m3,粒

径2—200μm。

(二)、玻璃钢生产

1.手糊成型的工艺过程如何?

FRP产品的成型过程也就是玻璃钢产品质量的形成过程。

文明生产对FRP产品来说是十分重要的,因为FRP可以看做是由各种材料组成的一个复合结构;

而这种结构受到工艺过程中的各种因素制约。

因此,手糊成型看起来方便简单,不需过多设备和工具。

但手糊成型恰恰是工艺要求严格、需要熟练的操作技术,并不是简单的工艺方法。

本章将详细介绍FRP的工艺过程及其影响因素。

图9-1所示为玻璃钢车间生产流程。

配料间剪布间

↓↓

糊制车间←无尘间

←模具保养间

产品加工→

←热固化室

检验

入库

图9-1玻璃钢车间生产流程

2.施工人员如何合理分工?

FRP是一种复合材料,又是手糊操作,与金属产品的机械加工不同,对于人的因素依赖性很大,在国外,对操作人员进行了详细分工,并提倡一专多能。

在此前提下作了如下分工:

①清洁工;

②模具保养修理工;

③打蜡喷涂胶衣工;

④裁剪工;

⑤配料工;

⑥糊制工。

一专多能,相对分工,各负其责。

没有一批责任心强、技术水平高、有着良好的工艺作风的施工队伍,要想生产出高质量、高水平的产品是不可能的。

因此,经常性的专业培训,进行智力投资是不可忽视的。

3.FRP糊制前要做哪些清洁工作?

清洁是FRP工人最易疏忽的工作,手糊FRP产品与其说是工业品,不如说是工艺品。

FRP的外观最容易受到污染,做得好,能给人美感。

而外观质量好坏与清洁习惯和管理有密切关系。

(1)模具清洁。

模面上的一切尘埃、微粒、油迹都直接影响到FRP的外观。

因此,模具用后要清理,用清洁剂清洗,最后用清水冲洗,不准用丙酮洗,包括用FRP制作的工具。

(2)场地清洁。

每天要进行场地清洁,场地清洁有利于产品,也有利于人的健康,随地吐痰、物件乱抛、树脂满地的坏习惯必须改变。

(3)工具清洁。

我国一般是“谁用的工具谁清洁”。

在国外是专设清洁工,这样做对大型产品、数量多的产品更为有利。

随着技术进步,以及社会对FRP产品越来越高的要求,FRP的生产方式不可能像目前这样,长期以来只靠一块刮板定“终身”。

新的材料、新的工具、新的技术必然要逐步应用到FRP的成型工艺中来,因此,FRP的生产人员,在提倡一专多能的基础上。

进行合理分工,势在必行。

这对技术的精益求精、提高产品质量、提高工作效率是有益的。

4.如何裁剪玻璃布?

(1)裁剪前根据需要,可以先进行脱蜡(指有蜡布),需化学处理的要进行化学处理,不要受潮,不受污染。

(2)简单形状的制品,可按尺寸大小直接裁剪,复杂形状的按预先制成的纸样剪裁。

(3)可以单层裁剪也可以数层一次裁剪。

工具可有切纸机或被服厂用的电剪刀剪裁,也可用其他合适剪刀,刀口都要锋利。

5.如何进行胶衣施工?

胶衣是指FRP表面所带的既有保护作用、又有装饰作用的树脂层。

上胶衣时应注意如下问题。

(1)脱模剂完全干燥后才能上胶衣。

(2)涂刷或喷涂要均匀,太厚,易裂易剥落;

太薄,失去保护作用。

日本用量为450~600g/m2,厚度不超过0.3~0.4mm。

喷涂时,喷枪与模面成90°

左右,平行移动,一般用2.5mm口径喷枪,压力0.4~0.5Mpa(指喷枪处压力),喷涂距离保持30~40cm。

国内要求厚度为0.25~0.4mm,即300~500g/m2。

涂刷胶衣时,最好涂两层,等第一层初凝后再涂第二层,这样比较均匀,每次间隔时间大约为40~60min。

(3)胶衣层可用表面毡增强。

(4)如果想使胶衣层用量减少到最低限度,又怕下面的纤维或其他颜色显现出来,可以在紧靠胶衣的1~2层布或毡中用和胶衣相同颜色的树脂。

(5)胶衣中不能混入机械杂质,可用旧的薄型妇女尼龙袜过滤(特别是喷涂用的胶衣)。

(6)胶衣涂后,若需要加快凝胶速度,日本资料介绍,可放在直射阳光下,也可以用红外线灯照射,为防止局部温度过高,应不时移动,以保持稳定平衡。

(7)胶衣粘度,可用3%~5%的丙酮或苯乙烯来调节。

用苯乙烯时,产品硬度增大,只在要求耐溶剂、耐热剂时使用,总之都应少用。

(8)环境湿度太大时,可用送风机送热风或者使用红外线灯来提高温度。

(9)冬季低温时为了降低胶衣或树脂的粘度,应在使用前的2~3h将胶衣或树脂转到暖室内。

(10)为了不让FRP透光,可在第一层胶衣固化后,再喷一层黑胶衣或在FRP施工安装完成后,在内表层用毛刷涂一层着色聚酯。

6.FRP产品如何糊制?

(1)待胶衣初凝,手感软而不粘时,立即铺层糊制。

铺层要按层次安排进行,胶衣后面的一层要仔细成型,完成后可停歇一段时间,等不粘手再铺第二层,成型时反复刮挤,树脂含量越小越不易变形,树脂凝胶时间调整为1h左右为好,以便减少成型后变形。

(2)由于树脂固化收缩,易使布纹凸起,造成表观不平滑,为此,表层除用胶衣外还可用0.06~0.1mm厚的薄布、表面毡,甚至用纸或有机纤维布做表面。

还可用普通树脂加入粉末填料(由产品性能需要而定)来代替胶衣树脂。

不过,树脂都要饱和。

(3)紧贴胶衣的增强材料,最好用1~2层短切纤维毡,或用0.2方格布,要注意排除气泡。

树脂也要饱和,这样有利于浸透和排除气泡。

(4)制品的厚度超过7mm,据有关资料介绍可分两次成型。

等放热缓慢时再继续。

由于国外用的是无蜡树脂,即使到第二天表面仍是粘的,可再继续糊制。

直到最后一层才用有蜡树脂,防止制品表面发粘。

(5)日本的FRP的糊制(称为积层)一般是在胶衣层上,按GC-M-M-R-M-RM或GC-M-R-M-R-M-R-M..........的积层方法进行。

尤其在喷涂成型时更是如此。

其中GC表示胶衣,M表示短切玻纤毡,R表示无捻粗纱玻纤布(也有用C表示玻纤布,S表示表面毡)。

一般不用“RR”积层方法。

(6)国内在糊制厚壁制品时,为防止固化时发热量过大(见问71的放热曲线),如确需中途停下实行多次成型时,只有将前一次已固化的含蜡表面磨去才能继续。

中途如果停顿,应尽量在固化之前就继续糊制。

什么叫厚壁制品?

有人说铺层到可能因发热而变形,影响继续作业为止;

有人说厚度≥10mm,说法不一。

国外也有人讲,5mm以上厚的FRP,一次铺层会有困难,可分阶段进行。

(7)玻纤布之间的接缝应互相错开,一般搭缝宽度不小于50mm,有人说可以搭接布的1/2,糊完一层后再于第二层补上1/2。

转角、法兰、入孔等受力处,可增加布层,但布的尺寸要由小到大。

凡是棱角处要尽量不在此处搭接,这些都要在成型前就考虑周到。

每次铺层,不得同时铺两层以上的布。

(8)若玻纤布正交铺覆,则FRP两个方向上的力学性能相同,要想FRP各相同性,则需用毡作增强材料,或将布作0°

、45°

、90°

、135°

、0°

依次铺覆即可。

另外要考虑到纤维的连续性,在受拉方向要尽量使纤维连续,甚至使用单向纤维增强或使用单向布。

(9)含胶量。

用方格布时,含胶量控制在50%~55%;

用毡时,控制在70%~75%。

最好逐层称布,树脂定量使用。

(10)糊制工具。

国内常用工具前面已介绍过,国外常用的工具很多,如各种毛辘(毛辊)、铁辊、毛刷等。

大面积产品使用毛辘,据说效果较佳,在转角处及小型产品,一般采用毛刷,毛刷的缺点是容易造成玻纤曲折,影响强度。

(11)为了提高产品的强度,有时在产品中埋入加强筋。

要这样做,应在铺层达到70%以上时再埋入,这样不致影响表层质量。

埋入件不论是金属(聚酯中避免用铜)、木材,还是泡沫塑料,都要去油洗净,为防止位移,应稍加固定。

(12)糊制时用力沿布的经向和纬向顺一个方向赶气泡,或从中间向两头赶气泡,使补层贴紧,含胶量均匀。

(13)遇到直角、锐角等尖角时,又不能改变原设计,可在这里填充玻璃纤维加树脂。

国外用聚酯:

滑石粉=1:

1拌成腻子,先用胶布遮掉尖角的其他部分,然后用FRP做成圆弧状刮板,将腻子刮到尖角里。

未固化前揭下胶布,固化后用280#、320#、460#砂纸来打磨腻子,然后再铺层。

(14)在垂直面上糊制,为防止或减少流胶,可在树脂中加适量触变剂。

(15)对于大型产品,中央不能站人,可用悬吊式脚手架,以便施工。

(16)糊制时,可打开窗户自然通风,可用电风扇或列车吊扇通风。

特别是大型的凹形模具内,容易积聚苯乙烯气体,因苯乙烯被空气约重3倍,无通风时,凹处含量可达300ml/m3,有通风时约为20~30ml/m3,因此,不及时排除既影响工人身体,也影响树脂固化(发粘)。

笔者曾于1992年初,带队去外地一个大型钢板酸槽的防腐内衬工程,一天早晨独自下到槽底检查头天FRP的固化情况,越往下走气味越强烈,几乎昏倒,最后屏住呼吸才脱离现场,十分危险。

(17)拐角处的圆角R的限制是:

内侧R>

5mm,外侧R>

2mm,若太小,由于玻纤的回弹,易在拐角处产生气泡。

(18)糊制完毕。

要使落成面上也能带胶衣,可以先将刚糊完尚未凝胶的落成面进行修整,使之平整无毛刺,在凝胶开始时的放热期间,随即涂刷加有蜡液的胶衣树脂,或用加有触变剂的普通树脂在落成面上涂1~2层富树脂层。

若胶衣是带色的,可在紧贴胶衣层的一层布中用和胶衣或富树脂层相同颜色的树脂。

这样可使FRP产品两面带胶衣或富树脂使之两面光。

糊制完毕,工具要清洗干净,如用过的毛刷浸在油漆稀释剂或丙酮中,仍在变硬,无法再用,因此,必须将树脂洗去,再干燥备用。

(19)糊制工作看来简单,如果没有一定的熟练程度和认真态度,难以得到好的产品。

因此要求糊制工作做到:

快速、准确、密实、含胶量均匀、无气泡以及表面平整。

特别在弯角处的铺布方式以及处理方法是否科学合理,要靠糊制工的经验。

7.FRP制品应何如脱模?

由于模具大小、形状、材料等方面差异很大,因此脱模的方法也不完全相同,这里只举出某些原则,以供参考。

(1)脱模前先将超过模具边缘的FRP毛边、纱头剪断或凿去,便于顺利脱模。

可用手触摸树脂,不黏手时即可把从模具中挤出来的树脂用刀沿模具边缘切除,既卫生又有效,切口也漂亮,但是火候应掌握好,以既不太硬又不太黏为度。

(2)脱模时,不能硬打硬敲,应根据模具形状结构,因势利导以智脱模。

反对以力脱模,提倡以柔制刚。

即使需要槌打,也只能用木槌或橡皮槌。

(3)脱模工具最好用木制、铝制、铅制得。

以防止将产品表面划伤。

(4)工具脱模法

①用硬木、铜或硬塑料制成楔子轻轻楔入制品和模具之间恰当部位。

②也可以在上述基础上,另在模具上设有气孔,吹入压缩空气或注入高压水,或者灌水让PVA溶解,使之逐步分离。

或者利用模具的重量或者产品之重量,起吊脱模,当然要预先做好起吊装置。

③大型制品可以借助千斤顶及起吊装置,但要防止用力过猛。

④可在模具的适当位置,装上顶块(用尼龙等材料制成),从模具下方用螺杆顶出,辅助脱模。

要尽量不让顶块在产品上留下大的痕迹,顶出时用力得当,保护好胶衣。

(5)二次脱模法:

对大型或异性、型产品,可先在模具上糊制一个薄壳,固化后容易剥离,薄壳脱模后立即贴在原来的位置上,接着采取下面两种措施。

①在薄壳上砂毛去蜡并继续糊制,直到要求厚度,固化后再脱模就容易了,这里将薄壳也作为产品的一部分。

②将薄壳作为模具。

在薄壳上进行表面处理,使之具有一定平顺度和光洁度(通过打磨、油漆、上脱模剂),再糊制产品。

固化后,将薄壳剥下,此法应考虑到产品外形会产生一定差异。

(6)脱模后如有分层,可用注射器从针孔中注入树脂。

总之,脱模方法的好坏,牵涉到产品质量及模具保护,是设计者和操作人员要共同研究、共同配合的课题。

8.钻孔时怎样防止胶衣缺口?

从胶衣面开孔,使用垫板;

减慢送进速度(尤其在开始钻孔和将钻穿时)。

9.FRP产品如何检验?

由于FRP的质量受到各种因素的影响,因此FRP的质量检验至今还没有完全成熟。

FRP的产品检验,既包括FRP的性能检验,也包括该产品的具体要求的具体检验。

(1)外观检查

①有胶衣的产品,表面应光滑,色泽要均匀,不得有污染、皱折、裂纹、颗粒及树脂剥落等缺陷。

②含胶量要均匀,局部积胶、局部缺胶、纤维显露等不得超过根据具体产品规定的合格标准(面积大小,数量多少)。

③产品表面不得有明显影响使用的缺陷,否则要修补。

④产品厚度、几何尺寸及公差、强度、钢度、预埋件都要符合设计要求。

⑤批量生产的,要按照产品检验规定抽检,分析缺陷原因,采取措施。

(2)固化度检测

固化度对FRP产品来说是十分重要的内在质量指标,它几乎关系到FRP除外观质量以外的所有性能。

下面介绍的四种方法实际都是检验固化度的间接法。

①现场检查。

a.手触FRP产品表面有无粘感;

b.用干净棉球醮取丙酮放在制品表面观察,棉花是否出现颜色;

c.敲

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