树脂性能对比以及玻璃纤维介绍

1、树脂性能介绍以及玻璃纤维简介不饱和聚酯树脂不饱和聚酯 是 不饱和二元羧酸(或酸酐 或它们与 饱和二元羧酸(或酸酐 组成的 混合酸 与 多元醇 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。物理性质1、相对密度在 1.111.20左右 , 固化时体积收缩率较大2、 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 1203、力学性能 。不饱和聚酯树脂具有较高的

2、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,4、 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。5、介电性能。不饱和聚酸树脂的 介电性能良好 。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和羟基。乙烯基树脂乙烯基树脂又称为环氧丙烯酸树脂,是 60年代发展起来的一类新型树脂,其特点是聚合物 中具有端基不饱和双键。乙烯基树脂具有较好的综合性能:由于不饱和双键位于聚合物分子链的端部,双键非 常活泼,固化时不受空间障碍的影响,

3、可在有机过氧化物引发下,通过相邻分子链间进 行交联固化,也可与单体苯乙烯其聚固化;树脂链中的 R 基团可以屏蔽酯键,提高酯 键的耐化学性能和耐水解稳定性;乙烯基树脂中,每单位相对分子质量中的酯键比普 通不饱和聚酯中少 35%50%左右, 这样就提高了该树脂在酸、 碱溶液中的水解稳定性; 树脂链上的仲羟基与玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合材料的强 度;环氧树脂主链,它可以赋与乙烯基树脂韧性,分子主链中的醚键可使树脂具有优 异的耐酸性。环氧树脂环氧树脂是泛指 分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物 ,除个别 外,它们的 相对分子质量都不高。 环氧树脂的分子结构是以分子链中

4、含有活泼的环 氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子 结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不 溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。环氧树脂的性能和特性1、 形式多样。 各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求, 其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。2、 固化方便 。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在 0180温度范围内固 化。3、 粘附力强。 环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在, 使其对各种物质具有很高 的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。 4、

5、 收缩性低 。 环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的, 没有水或其它挥发性副产物放出。 它们和不饱和聚酯树脂、 酚醛树 脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于 2% 。5、 力学性能 。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。6、 电性能 。 固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、 耐表面漏电、 耐电弧的优良绝 缘材料。7、 化学稳定性。 通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像 固化环氧体系的其它性能一样, 化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。 适当地选用环 氧树脂和固化剂,可以使其具有特殊的化学稳定性能

6、。8、 尺寸稳定性。 上述的许多性能的综合, 使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。9、 耐霉菌。 固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。指标工业二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多数的分子是 含有两个环氧基端的线型结构。少数分子可能支化,极少数分子终止的基团是氯醇基团而 不是环氧基。因此环氧树脂的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大 的影响。环氧值。环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标,工业环氧树脂型号就是按 环氧值不同来区分的。 环氧值 是指 每 100g 树脂中所含环氧基的物质的量数。 环氧 值的倒数乘以 100就

7、称之为环氧当量。 环氧当量 的含义是:含有 1mol 环氧基的环 氧树脂的克数。无机氯含量。树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化,同 时也影响固化树脂的电性能,因此氯含量也环氧树脂的一项重要指标。有机氯含量。树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团 的含量,它含量应尽可能地降低,否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。 挥发分。粘度或软化点。热塑性树脂热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。这一类树脂的特点是 遇热软 化或熔融而处于可塑性状态,冷却后又变坚硬 ,而且这一过程可以 反复进行 。典型代表性热塑性树脂如聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳

8、酸酯、聚甲醛、聚丙烯 -十 二烯 -苯乙烯(ABS 树脂 、聚苯乙烯 -丙烯腈(SAN 或 AS 树脂等。增强材料玻璃纤维玻璃纤维的成分及性能 :1、 E-玻璃 亦称无碱玻璃, 系一种硼硅酸盐玻璃。 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。 2、 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。

9、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,包扎织物等的生产,因为其人格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。3、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,目前在民用方面还 不能得到推广,全世界产量也就几千吨左右。4、 AR 玻璃纤维

10、 亦称 耐碱玻璃纤维, 主要是为了增强水泥而研制的。5、 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。6、 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。7、 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,近年来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

11、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。玻璃纤维制品品种与用途1、无捻粗纱无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。无捻粗纱按玻璃成分可划分 为:无碱玻璃无捻粗纱和中碱玻璃无捻粗纱。生产玻璃粗纱所用玻纤直径从 12 23m。无捻粗纱的号数从 150号到 9600号(tex 。无捻粗纱可直接用于某些复合 材料工艺成型方法中, 如缠绕、 拉挤工艺, 因其张力均匀, 也可织成无捻粗纱织物, 在某些用途中还将无捻粗纱进一步短切。2、无捻粗纱织物(方格布方格布是无捻粗纱平纹织物,是手糊玻璃钢重要基材。方格布的强度主要在织物的 经纬方向上,对于

12、要求经向或纬向强度高的场合,也可以织成单向方格布,它可以 在经向或纬向布置较多的无捻粗纱。对方格布的质量要求如下:织物均匀, 布边平直, 布面平整呈席状, 无污渍、 起毛、折痕、皱纹等;经、纬密,面积重量,布幅及卷长均符合标准;卷绕在 牢固的纸芯上, 卷绕整齐; 迅速、 良好的树脂透性; 织物制成的层合材料的干、 湿态机械强度均应达到要求。用方格布铺敷成型的复合材料其特点是层间剪切强度低,耐压和疲劳强度差。 3、玻璃纤维毡片(1短切原丝毡 将玻璃原丝(有时也用无捻粗纱切割成 50mm 长,将其随 机但均匀地铺陈在网带上,随后施以乳液粘结剂或撒布上 粉末结剂经加热固化后粘 结成短切原丝毡 。 短

13、切毡主要用于手糊、 连续制板和对模模压和 SMC 工艺中。 对短 切原丝毡的质量要求如下:沿宽度方向面积质量均匀;短切原丝在毡面中分布 均匀,无大孔眼形成,粘结剂分布均匀;具有适中的干毡强度;优良的树脂浸 润及浸透性。(2连续原丝毡 将拉丝过程中形成的玻璃原丝或从原丝筒中退解出来的连续 原丝呈 8字形铺敷在连续移动网带上,经粉末粘结剂粘合而成。连续玻纤原丝毡中 纤维是连续的, 故其对复合材料的增强效果较短切毡好。 主要用在 拉挤法、 RTM 法、 压力袋法及玻璃毡增强热塑料(GMT 等工艺中。(3表面毡 玻璃钢制品通常需要形成富有树脂层,这一般是用中碱玻璃表面毡来实现。这类毡由于采用中碱玻璃(

14、C 制成,故赋予玻璃钢耐化学性特别是耐 酸性,同时因为 毡薄、玻纤直径较细之 故,还可 吸收较多树脂形成富树脂层 ,遮住 了玻璃纤维增强材料(如方格布的纹路,起到表面修饰作用。(4针刺毡 针刺毡或分为短切纤维针刺毡和连续原丝针刺毡。短切纤维针刺 毡是将玻纤粗纱短切成 50mm ,随机铺放在预先放置在传送带上的底材上,然后用 带倒钩的针进行针刺,针将短切纤维刺进底材中,而钩针又将一些纤维向上带起形 成三维结构。 所用底材可以是玻璃纤维或其它纤维的稀织物, 这种针刺毡有绒毛感。 其主要用途包括用作隔热隔声材料、 衬热材料、 过滤材料, 也可用在玻璃钢生产中, 但所制玻璃钢强度较低,使用范围有限。另

15、一类连续原丝针刺毡,是将连续玻璃原 丝用抛丝装置随机抛在连续网带上,经针板针刺,形成纤维相互勾连的三维结构的 毡。这种毡主要用于玻璃纤维增强热塑料可冲压片材的生产。(5缝合毡 短切玻璃纤维从 50mm 乃至 60cm 长均可用缝编机将其缝合成短 切纤维或长纤维毡,前者可在若干用途方面代替传统的粘结剂粘结的短切毡,后者 则在一定程度上代替连续原丝毡。它们的共同优点是不含粘结剂,避免了生产过程 的污染,同时浸透性能好,价格较低。玻璃纤维织物(1 玻璃布 我国生产的玻璃布, 分为无碱和中碱两类, 国外大多数是无碱玻璃布。 玻璃布主要用于生产各种电绝缘层压板、 印刷线路板、 各种车辆车体、 贮罐、 船

16、艇、 模具等。中碱玻璃布主要用于生产涂塑包装布,以及用于耐腐蚀场合。织物的特性 由纤维性能、 经纬密度、 纱线结构和织纹所决定。 经纬密度又由纱结构和织纹决定。 经纬密加上纱结构,就决定了织物的物理性质,如重量、厚度和断裂强度等。有五 种基本的织纹:平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹 。(2 单向织物 单向织物是一种粗经纱和细纬纱织成的四经破缎纹或长轴缎纹织物。 其 特点是在经纱主向上具有高强度。组合玻璃纤维增强材料70年代以来,出现了把短切原丝毡、连续原丝毡、无捻粗纱织物和无捻粗纱等,按 一定的顺序组合起来的增强材料,大体有以下几种:(1短切原丝毡 +无捻粗纱织物(2短切原丝毡 +无捻粗纱布 +短

17、切原丝毡(3短切原丝毡 +连续原丝毡 +短切原丝毡(4短切原比毡 +随机无捻粗纱(5短切原丝毡或布 +单向碳纤维(6短切原丝 +表面毡(7玻璃布 +单向无捻粗纱或玻璃细棒 +玻璃布碳纤维碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热至 1500所形成的纤维状碳材料, 其 碳含量在 90%以上。碳(石墨纤维具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、 高热导、 低热膨胀、 耐化学辐射等优良特性, 此外, 还具有纤维的柔曲性和可编性, 比强度和比模量优于其它纤维增强体。碳(石墨纤维的主要用途(1宇航工业 用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层;卫星构架、 天线、太阳能翼片底板、

18、卫星 -火箭结合部件;航天飞机机头,机翼前缘和舱门等制件;哈勃太空望远镜的测量构架,太阳能电池板和无线电天线。(2航空工业 用作主承力结构材料,如主翼、尾翼和机体;次承力构件,如方向舵、 起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等,此外还有 C/C刹车片。(3交通运输 用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件;船舶和海洋工程用作 制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇,以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆;海底电缆、 潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。(4运动器材 用作网球、羽毛球、和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自 行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。(5土木建筑 幕墙、嵌板、间隔壁

19、板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构 的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。 (6其它工业 化工用的防腐泵、阀、槽、罐;催化剂,吸附剂和密封制品等。生体 和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、 X 光机的床板和胶卷盒。编织机用的剑竿头和剑竿防 静电刷。其它还有电磁屏蔽、电极度、音响、减磨、储能及防静电等材料也已获得广泛应 用。添加剂添加剂在复合材料中的作用有以下几方面:(1稳定化作用 树脂基复合材料在制备、贮存、加工和使用过程中容易老化 变质,性能明显降低,为了防止或延缓复合材料的老化,在复合材料制备、加工过 程中就需添加一类稳定剂,也称为防老剂。稳定化添加

20、剂主要是抑制由氧、光和热 等引起的复合材料在制备、加工和应用时产生的老化过程。(2改善力学性能 对于树脂基复合材料,为了改善它们的某些力学性能,如 拉伸强度、硬度、刚性、抗冲击强度等,可在复合材料制备加工时,添加一些可以 改善力学性能的添加剂。如以环氧树脂为基体的复合材料在交联固化之后,硬度较 大、强度较高,但韧性较差,抗冲击性能不理想,为了改善它的抗冲击性能,可添 加能提高韧性的添加剂。(3改善加工性能 复合材料在制备和加工过程中经常添加一些稀释剂,以改 善复合材料的加工性能,如提高流动性及脱模性。稀释剂的加入可以降低树脂的粘 度, 改善胶液对增强材料的浸润性, 还便于把树脂固化过程中放出的

21、能量传递出来, 并可适当延长胶液的使用期。润滑剂的加入可以提高聚合物分子之间以及聚合物与 增强材料之间的润滑性,从而改善复合材料的加工性。(4阻燃作用 随着复合材料在航空、汽车、建筑及电器等方面应用的迅速扩大, 对其阻燃性能的要求也越来越高,树脂基复合材料基体多数是由碳氢化合物构成的 有机聚合物,具有可燃性,因此在复合材料的加工过程中,需要添加一类使复合材 料达到一定阻燃要求的添加剂,这类添加剂通称为阻燃剂。(5改进表面性能 为了防止复合材料加工和使用时产生静电的危害,在复合 材料制备时常常加入一类具有表面活性的添加剂物质,以改善复合材料的表面性 能,这类添加剂包括抗静电剂和防雾剂等。(6改善

22、外观质量 在复合材料及其制品加工或制备时,为了改善复合材料及 其制品的外观质量,常加入一类能赋予复合材料外观光洁或使制品具有各种色彩的 添加剂,这类添加剂有着色剂和润滑剂。引发剂与促进剂引发剂 (initiator 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 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） 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。 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

23、时，可以有效地控制反应速度，在配以适当的促进剂后， 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。 满足固化工艺要求，得到稳定质量的产品。 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， 是指聚酯树脂在固化过程中， 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。 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， 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， 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

24、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， 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 成的体系常称为引发系统。 组成的体系常称为引发系统。 阻聚剂与缓聚剂 阻聚剂：指能迅速与游离基作用，减慢或抑制不希望有的化学反应物质， 阻聚剂：指能迅速与游离基作用，减慢或抑制不希望有的化学反应物质，用于延长 某些单体和树脂的贮存期。也称聚合终止剂，它包括阻聚剂和缓聚剂。 某些单体和树脂的贮存期。也称聚合终止剂，它包括阻聚剂和缓聚剂。 阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（ 阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（即聚合速度

25、为零 的一段时间） 诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束， ，诱导期的长短与阻聚剂含量成正比 的一段时间） 诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束， ， 即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。阻聚剂可以防止聚合作用的进行， 即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过 程中产生诱导期（即聚合速度为零的一段时间） ，诱导期的长短与阻聚剂含量成正 程中产生诱导期（即聚合速度为零的一段时间） 诱导期的长短与阻聚剂含量成正 ， 阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行 剂存在时的正常速度进行。 比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。 缓聚剂是调节树脂的放热性能 以满足工艺要求的添加剂，它不产生诱导期， 是调节树脂的放热性能， 缓聚剂是调节树脂的放热性能，以满足工艺要求的添加剂，它不产生诱导期，只降 低聚合速度，缓