玻璃钢制品手糊及模压成型项目一第七组

1、绵阳职业技术学院材料工程系玻璃钢制品手糊及模压成型课程任务报告书项目一选择玻璃钢制品原材料 班级： 组别： 组长： 组员： 指导教师：任冬燕 目录1.树脂基体11. 1不饱和聚酯树脂11.1.1简介不饱和聚酯树脂11.1.2物理性质11.1.3化学性质11.1.4性能特点21.2.不饱和聚酯树脂生产过程21.3促进剂、引发剂31.3.1引发剂31.3.2促进剂52：增强体62.1玻璃纤维62.1.1玻璃纤维的分类62.1.2玻璃纤维的性能特点72.2玻璃纤维的生产过程82.3表面处理82.3.1表面处理剂82.3.2表面处理过程93. 制品的生产过程93.助剂及辅料103.1稀释剂103.2填

2、料103.2.1填料的作用：103.2.2常用的填料113.3脱模剂113.3.1脱模剂分类113.3.2蜡型脱模剂的使用方法113.4原材料价格121.树脂基体1. 1不饱和聚酯树脂1.1.1简介不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂，一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是在190220进行，直至达到预期的酸值（或粘度），在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。化工原料的一种，常用于物体表面加厚、固化，使用时如同刷油漆一般，层层加叠，固化过程释放苯乙烯等

3、有害气体。1.1.2物理性质耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在5060，一些耐热性好的树脂则可达120。力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。1.1.3化学性质不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基（-COOH）和羟基（-OH）。主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔

4、状态转变成不溶、不熔状态。主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物例如MgO，CaO，Ca(OH)2等反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.11.0Pa·s粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pa·s以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。树脂处于这一状态

5、时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性。1.1.4性能特点工艺性能优良这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。固化后树脂综合性能好，力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂。耐腐蚀性，电性能和阻燃性可以通过选择适当牌号的树脂来满足要求，树脂颜色浅，可以制成透明制品。品种多，适应广泛，价格较低。缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短，含苯乙烯，有刺激性气体，长期接触对身体健康不利。1.2.不饱和聚酯树脂生产过程（复合材料聚合物基体P7）（1）投料根据配方，先将乙二醇、丙二醇、二乙二醇等液态原料抽入反应釜后，启动反

6、应釜搅拌，再进行邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐等固态原料投料。再加入必要的抗氧剂、阻聚剂、消泡剂等小料。关闭反应釜投料口，关闭反应釜上所有阀门，打开废水受槽上平衡管阀门、回流管阀门的放空阀门。（2）升温根据冷热油系统操作规程升温系统操作。当反应温度升到160-170时，开始出水，这时应严格控制馏头温度在100-103，具体操作办法是用立冷冷却水大小来控制馏头温度，如果馏头温度过高，则会把反应釜内醇原料带走，馏头温度过低，则会影响出水。一般每小时升温6-8，具体操作方法是由热油进阀门来控制升温速度。（3）保温当反应温度达到工艺要求后(205-210)，应采取保温3小时左右。（4）测酸值当出水量很少时

7、，就可以测酸值，正常应在57左右。（酸值又称酸价。是指中和1g天然脂肪中的游离酸所需消耗氢氧化钾的毫克数。）（5）抽真空减压酯化。当酸值达到工艺要求后，就可以抽真空。关闭废水受槽上的平衡管阀门，关闭受槽底部的排污阀门，慢慢关闭废水受槽上的放空阀门，使真空度控制在-0.05MPa，这时应看反应釜内原料的沸腾状态，慢慢提高真空度，使真空度达到-0.08MPa以上，一般为2个小时左右。（6）再测酸值关闭真空泵，打开废水受槽上的放空阀门，解除反应釜的真空度来进行取样，酸值根据品种不同由工艺定，一般为27左右。（7）降温温度降到180左右时，加入阻聚剂、石腊等小料。继续降温到155准备兑稀。（8） 在稀

8、释釜内抽入配方量的苯乙烯，加入阻聚剂TBC 搅拌好准备兑稀。（阻聚剂TBC：对叔丁基邻苯二酚主要用作烯烃单体加工或储运时的高效阻聚剂；同时也可用作不饱和聚酯树脂、高分子材料、油墨及油品的抗氧化剂 、阻聚剂。）（9）兑稀启动真空泵。打开反应釜上出料阀门，打开稀释釜上进料阀门，关闭稀释釜上不相关阀门。打开苯乙烯受槽上进真空阀门，关闭苯乙烯受槽上放空阀门和底部的排污阀门，当真空达到-0.05MPa以上时，反应釜内的聚酯即不断地抽到稀释釜内。严格控制稀释釜内温度，兑稀温度应在70-80之间，温度过高则会使树脂固化，温度过低会使树脂溶不进苯乙稀中，稀释釜内温度由冷却水大小来控制。（10）冷却出料。1.3

9、促进剂、引发剂1.3.1引发剂（复合材料聚合物基体P15、玻璃钢制品手糊及模压成型P20）引发剂是指在聚合反应中能使单体分子或线型分子链中含有双键的低分子活化而成为游离基，并进行连锁反应的物质。不饱和聚酯树脂一般可以通过引发剂（或光或其它引发方式等）与交联剂分子中的双键发生自由基共聚反应，使线型分子交联或具有网状结构的体型分子。采用引发剂固化树脂时，可以有效地控制反应速度，在配以适当的促进剂后，满足固化工艺要求，得到稳定质量的产品。（1） 过氧化环己酮： 熔 点 7680 溶解性 不溶于水，溶于丙酮、醇 有强氧化性，遇高温、阳光曝晒、撞击(干粉)、还原剂及燃烧的磷、硫等物质会引起燃烧和爆炸。金

10、属粉末能促进其分解。 属中等活性过氧化物引发剂，与还原剂合用组成氧化还原引发体系，用作不饱和聚酯胶黏剂交联固化引发剂。配合0.01份钴催化剂可室温固化，但低于15时必须稍高温度后处理，才能固化完全。与过氧化甲乙酮相比，其优点是放热峰温度较低，固化物内应力较小，颜色稳定。健康危害：吸入、口服或以皮肤吸收后对身体有害。对眼睛、皮肤、粘膜及上呼吸道有刺激作用。吸入后可引起喉、支气管的炎症、水肿、痉挛及化学性肺炎、肺水肿。接触后可引起灼烧感、咳嗽、喘息、气短、头痛、恶心及呕吐等。可引起过敏反应。（2） 过氧化二苯甲酰：白色晶体，熔点103-106、溶于苯、氯仿、乙醚。微溶于乙醇及水。性质极不稳定，摩擦

11、、撞击、遇明光、高温、硫及还原剂，均有引起爆炸的危险。储存时应注入25-30%的水。用作聚氯乙烯、不饱和聚酯类、聚丙烯酸酯等的单体聚合引发剂，也可作聚乙烯的交联剂，还可作橡胶硫化剂。制备方法：冷却条件下在30%的氢氧化钠溶液中加入30%的过氧化氢，生成过氧化钠溶液；然后在010下搅拌滴加苯甲酰氯，温度过高会引起过氧化氢分解和苯甲酰氯水解；析出反应生成的过氧化苯甲酰，经冷却、过滤、洗涤，并用2：1的甲醇/氯仿重结晶、干燥(5070)得到产品，产率85%以上。（3） 过氧化甲乙酮：属于酮过氧化物，外观是柔软的不变色的白色粉末或硬块（液体存在的形式较为常见）,通俗称为白水。熔点：110、沸点：304

12、.9°C 、凝固点-20。不溶于水, 溶于苯、醇、醚和酯。在130分解。通常为60%的苯二甲酸二甲酸溶液。是不饱和聚酯树脂在世界上应用最广泛的引发剂。90%以上的喷射法成型所用的引发剂是过氧化甲乙酮。其价格低，性能好，使用极其方便，和树脂混合容易。使用注意：白水在包装过程中要注意室内的温度，以及环境内的湿度。生产场所在使用完白水以后要将剩余的白水放置于塑料制的容器内，并且要在容器内加注一定量的水（夏季）。过氧化甲乙酮对皮肤以及呼吸道都会产生影响 尤其注意皮肤不要直接接触 因佩戴耐酸碱手套加以防护 如不慎入眼应用大量清水冲洗 并去医院治疗。使用时尽量戴好防护面具 长期吸入对身体有所损害

13、。制备方法：在反应釜内，将30%的双氧水(过氧化氢)227kg与浓硫酸34kg室温下混合（硫酸缓慢注入双氧水） 甲乙酮和乙二醇（安定剂）混合后，搅拌下滴加入反应釜，反应温度20，滴加完毕后，继续反应1h。 反应结束，静置分层。引发剂性能特点：物理性质：绝大多数的有机过氧化物为无色到淡黄色的液体,或者为白色粉末状态到结晶状态的固体。一般具有弱酸性,多数不溶于水,易溶于邻苯二甲酸和二甲酯等有机溶剂,是一类不稳定的易燃化合物。有机过氧化物的特性是用活性氧含量、临界温度、半衰期等来表征的。（复合材料聚合物基体P17）活性氧含量：也称有效氧含量，表示一定质量的过氧化物分解后产生的自由基数量。临界温度：指

14、过氧化物受热分解产生自由基时的最低温度。临界温度与分解温度稍有区别，分解温度是过氧化物的半衰期为10h(或1min)时的温度。作为引发剂的过氧化物临界温度大都在60130，若低于60，则室温很不稳定，不宜用作引发剂。半衰期：在一定的温度下，引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间，用于衡量引发剂活性或反应速率的大小，例如当60时，通常将引发剂在某种溶剂(苯或甲苯)中半衰期10h的分解温度称为引发剂的分解温度。引发剂使树脂固化三方面优点：（1） 可以有效地控制反应速度。（2） 最终固化可趋于完全，固化产物性能稳定。（3） 再配以适当的促进剂后，可以满足各种固化工艺的要求。引发剂过氧化物是易燃、易爆危

15、险品，并对人体的呼吸道、皮肤、眼睛等有刺激作用，放在生产、贮存及使用过程中应严格遵守安全规则。1.3.2促进剂（复合材料聚合物基体P19、玻璃钢制品手糊及模压成型P21）促进剂是指聚酯树脂在固化过程中，能降低引发剂引发温度，促使有机过氧化物在室温下产生游离基的物质。不饱和聚酯树脂用的有机过氧化物临界温度都在60以上，不能满足室温固化要求，只有在还原剂（或氧化剂）的存在下，有机过氧化物分解的活化能才能显著降低，这样，有机过氧化物的分解温度可在室温下分解，因此，由引发剂与促进剂组成的体系常称为引发系统。按其对有机过氧化物的效果分类：（1） 对过氧化物有效的促进剂；二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基对甲

16、苯胺。（2） 对氢过氧化物有效的促进剂；大多数具有变价的金属皂：环烷酸钴、萘酸钴。（3） 对过氧化物及氢氧过化物都效的促进剂：十二烷基硫醇绝大多数的促进剂具有还原性，其作用原理是促使过氧化物形成游离基，并形成反应链。按引发剂促进剂体系分类：（1） 过氧化二苯甲酰-叔胺体系；（2） 酮过氧物环烷酸钴引发体系。组合促进剂：一种促进剂与另一种促进剂组合将产生协同效应，缩短凝胶时间及固化时间。2：增强体 2.1玻璃纤维2.1.1玻璃纤维的分类玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱（抗碱）玻璃纤维等。E-玻璃亦称无碱玻

17、璃，是一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。C-玻璃亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，

18、包扎织物等的生产，因为其价格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。高强玻璃纤维其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。但是由于价格昂贵，如今在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几千吨左右。AR玻璃纤维亦称耐碱玻璃纤维，耐碱玻璃纤维是玻璃纤维增强（水泥）混凝土（简称GRC）的肋筋材料，是100%无机纤维，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。耐碱玻璃纤维的特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力强，弹性模量、抗冲击

19、、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，具有可设计性强，易成型等特点，耐碱玻璃纤维是广泛应用在高性能增强（水泥）混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。A玻璃亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻璃纤维。E-CR玻璃是一种改进的无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维，其耐水性比无碱玻纤改善78倍，耐酸性比中碱玻纤也优越不少，是专为地下管道、贮罐等开发的新品种。D玻璃亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。除了以上的玻璃纤维成分以外，如今还出现一种新的无碱玻璃纤维，它完全不含硼，从而减轻环境污染，但其电绝缘性能

20、及机械性能都与传统的E玻璃相似。另外还有一种双玻璃成分的玻璃纤维，已用在生产玻璃棉中，据称在作玻璃钢增强材料方面也有潜力。此外还有无氟玻璃纤维，是为环保要求而开发出来的改进型无碱玻璃纤维。2.1.2玻璃纤维的性能特点玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。但性脆，耐磨性较差。用来制造增强塑料或增强橡胶，作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛。(1)拉伸强度高，伸长小(3%)。(2)弹性系数高，刚性佳。(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。(5)吸水性小。(

21、6)尺度安定性，耐热性均佳。(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。(8)透明可透过光线。(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。(10)价格便宜。(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。2.2玻璃纤维的生产过程1、坩锅法拉丝工艺（复合材料学P126）坩锅法拉丝工艺被称为二次成型工艺。即先把玻璃配合料经高温熔化制成玻璃球，再将玻璃球二次加热至熔化，再高速拉制成一定直径的玻璃纤维原丝。这种生产工艺工序繁多，又由于玻璃球二次加热熔化，给生产及产品带来很多弊端，诸如能耗高、成型工艺不稳定、产品质量不高、劳动生产率低，使生产规模和自动化水平受到一定限制。因此，目前大的玻纤生产厂

22、家基本已经淘汰了这种生产工艺。2、池窑法拉丝工艺另一种为池窑法拉丝工艺，又被称为一次成型工艺。这种生产工艺是将各种玻璃配合料在池窑熔化部经高温熔成玻璃液，在澄清部排除气泡成为均匀的玻璃液，再在成型通路中辅助加热，经池窑漏板，高速拉制成一定直径的玻璃纤维原丝。一座窑炉可以通过数条成型通路，安装上百台拉丝漏板同时生产。池窑拉丝工艺温度控制合理，节约能源消耗，也使生产工艺稳定，产品产量、质量得以提高。采用这种池窑法拉丝工艺能实现大规模化工业生产，并容易实施最先进的全自动控制技术，使劳动生产效率得以大幅度提高。因此，池窑法拉丝工艺已经成为当前国际上的主流拉丝工艺。用这种方法生产的玻璃纤维总量约占全球总

23、量的 85%90%。2.3表面处理2.3.1表面处理剂浸润剂（复合材料学P131或玻璃钢制品手糊及模压成型P15）纺织型浸润剂这种浸润剂主要满足纺织工序的要求，纺织型浸润剂又可分为淀粉浸润剂和石蜡乳剂。淀粉浸润剂中，淀粉为主要的成膜剂，因为它具有费用低、成膜好、容易除掉等优点，得到较广泛为应用。石蜡乳剂是目前国内主要采用的浸润剂。它的主要成分是石蜡、凡士林、硬酯酸、变压器油等，其润滑性、集束性好。增强型浸润剂由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组份，配成拉丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆盖于玻璃纤维表面。增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，而且对纤维与树脂粘结影响不大。因此，在玻璃钢成型时

24、不必除去，可直接使用。2.3.2表面处理过程后处理法（复合材料学P134）凡是使用纺织型浸润剂，制得的玻璃纤维及织物，在用于制作玻璃钢之前原则上都采用此法进行表面处理。分两步进行：首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂，然后经处理剂溶液浸渍、水洗、烘干等工艺，使玻璃纤维表面被覆上一层处理剂。特点：处理的各道工序都需要专门的设备，初投资较大，玻璃纤维强度损失大但处理效果好，比较稳定是目前国内外最常使用的处理方法。前处理法适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻璃纤维的浸润和粘结。将化学处理剂加入到浸润剂中。与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使用

25、简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、纺织工序的要求，同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技术问题，目前尚需进一步研究。迁移法迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液至纤维表面的“迁移”作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。3. 制品的生产过程（玻璃钢制品手糊及模压成型P12）1电熔池窑炉；2漏板；3加浸润剂；4机械装置；5喷射粘接剂；6金属网带；7固化装置；8卷筒3.助剂及辅料3.1稀释剂不饱和聚酯树脂用的稀释剂主要是交联剂单体，并能使树脂粘度变稀薄。不饱和聚酯用的稀释剂主要是苯乙烯、-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸单体等。一般加入量为环氧树脂质量的5%15% 。3.2填料3.2.1填料的作用：（1） 降低成型制件的收缩率，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（2） 树脂粘度有效的调节剂（3） 可满足不同性能要求，提高耐磨性