不饱和聚酯玻璃钢制品的成型

1、不饱和聚酯玻璃钢制品的成型方法发展很快，主要有手糊成型、纤维缠绕成型、模压 成型、连续挤拉成型、喷射成型、SMC 及 BMC 成型。实验室通常采用手糊接触成型法。 成型方法对比，如表 1.4-11 所示。1、手糊接触成型 手糊接触成型方法是目前应用最广也是较原始的玻璃钢成型工艺。虽然国外已开始大有用喷射成型法部分取代的趋势，但困其工艺操作简易，无需专门的设备，可根据设计意 图局部加强，对复杂部位的施工基本不受限制，具有实用、经济的意义。1）实验室手糊成型制玻璃钢的基本原料组成为：不饱和聚酯树脂、引发剂（如 BPO、 CHP 等）、促进剂（如二甲基苯胺或环烷酸钴等）、增强材料（以玻纤等粗格子布为

2、主）、 触变剂、增稠剂、色料、填充料等。当要求生产几何尺寸稳定性高的制品时需加入低收缩 剂，阻燃制品需加入阻燃剂，要求透明性的制品需加入光稳定剂。从玻璃增强复合材料的基本组成可知，不饱和聚酯树脂实质上是胶粘剂；增强材料是 赋予制品以综合强度的纤维或织物；填充料和触变剂的功用是改善加工性能、改进增强制 品的物理机械性能与外观；色料能够使玻璃钢制品具有五彩缤纷的表现。大多数填充料是非活性的，而且在任何固化速度都不会贡献热量，其效应是个惰性 稀释剂。常用的有瓷土、二氧化硅、云母粉，氧化钛、碳酸钙、三氧化二锑、氧化铝、石 英粉、石墨、石棉粉或纤维等，无机填充料能减小增强制品的收缩率，提高其热性能和自

3、熄性（如氧化锑、硼锌盐、石棉粉或纤维）。石墨能提高增强制品的导电能力。云母粉能 赋予电绝缘性能，石英粉和金刚砂能提高其耐磨性，常用胶剂有活性二氧化硅、聚氯乙烯 树脂粉、渗入高粘度的树脂中，促进树脂液在外力作用下易于流动，而当外力取消后，便 立即恢复到难于流动的冻胶状，这性质有助于防止和减少大型制件垂直面或斜面（上薄 下厚）施工时树脂的流失，玻璃钢成型工艺中，引入填充料具有降低成本和改善某些物性的作用，但也会降低制品耐水性和耐腐蚀性，因此使用量应适度。常采用的无机色料有：铁红、钛青兰、钛青绿、镉黄、镉红、刚果红、碳黑等；氧 化铝、锌钡白（立德粉）、锑白等是良好的白色颜料。2）玻璃纤维或织物和表面

4、处理增强复合材料设计使用的增强材料，主要是玻璃纤维或织物。少量使用合成纤维或织 物。常用有无碱纤维和中碱纤维，织物有缎纹布、斜纹布和平纹布。从强度而言，缎纹布>斜纹布>平纹布。从施工性能看，缎纹布和斜纹布，具有良好的铺复性，适用于型面较复 杂的制件。工业级玻璃纤维或织物在拉丝和织造时，其表面都施有蜡脂类润滑剂，它是影响玻璃 纤维及织物与树脂的浸润性和结合力的主要障碍，因此，施工前必须将玻璃纤维及织物进 行物理方法或化学方法的处理，是改善玻璃纤维或织物树脂界面状况，增强界面粘结 力的重要技术措施。若树脂胶液完全浸润增强材料，仅物理吸附所提供的粘结强度则能超 过树脂固化后的内聚力。a、

5、物理处理方法碱液煮沸脱脂法，用 35%氢氧化钠溶液或肥皂水或洗涤剂浸泡玻纤或织物，煮沸 1小时左右，以清洁水清洗至中性，然后展伸晾干，保存备用。施工前须在 110的烘炉中干燥 12 小时即可使用。本方法费用低，操作简便易行。高温灼烧法：将玻璃纤维织物，置于 350450的高温烘箱或马弗炉中处理 35 分钟， 取出后展伸冷却至室温，保存备用。施工前须在 110的烘炉中干燥 12 小时即可使用。 高温处理后润滑剂残留量约为 0.2%左右。纤维织物因灼烧处理强度损失达 2035%。b、化学处理方法化学处理法通常采用含有两种不同活性反应基团的处理剂即偶联剂，处理玻纤或织物 的表面。主要有有机硅化合物和

6、有机络合物。偶联剂分子链中易水解基团经水解、缩合， 与玻璃表面作用，生成牢固的共价键，从而改变了玻璃表面原有性质，使之具有憎水、亲 聚酯树脂等特性；偶联剂的亲油基团和树脂进行化学键合形成化学键。这样，通过偶联剂 的架桥作用，无机玻璃与合成树脂间以化学键而偶联起来。3）聚酯树脂胶液制备根据固化体系、成型条件的选择和对玻璃钢制件性能的设计要求等拟定具体施工方 案。某些不饱和聚酯增强复合材料（玻璃钢）的树脂胶液制备参考方案，如表 1.4-14 所示。实验选择室温固化体系，低压接触成型条件，制备薄型玻璃增强复合板材。制备胶液的组成配方如下：不饱和聚酯树脂100 份 引发剂（过氧化环己酮）34 份表某些

7、不饱和聚酯增强复合材料用树脂胶液制备参考配方胶液组成用量比（%)固化特性及适用范围1树脂苯乙烯胶液引发剂促进剂I10024.00.53.0室温交联固化，时间 2446 小时，然后于80处理 6 小时，100110处理 2 小时， 适于中、大型制件成型。2树脂苯乙烯胶液引发剂I促进剂1002.014.0室温快速固化，时间 410 小时，然后于100110热处理一定时间，适于大型制件 成型3HET 酸酐聚酯苯乙烯胶液引发剂I促进剂100100.03室温固化，时间 28 天，于 150固化 6小时，用于耐热性制品与成型。4树脂苯乙烯胶液引发剂 促进剂I 触变剂（活性氧化硅细粉）1000.5100.4

8、42.0室温交联固化，时间 24 至 48 小时，然后于 80，6 小时，902 小时，1006 小时 进行热处理。适于中大型成型制品5树脂苯乙烯胶液引发剂1002.0于 100120热固化，时间 1040 分钟。适于小型模压成型制件生产。61附：引发剂-I 为 BP0：DBP=60：40 混合糊状物。 引发剂-为 CHP：DBP=50：50 共混物。促进剂-I 为环烷酸钴-苯乙烯溶液（或 DBP 溶液）。促进剂-为 10：90 的二甲基苯胺一苯乙烯溶液（或 DBP 溶液）。 促进剂（胺或钴）0.01 份玻纤粗格子布80100 份 配制树脂胶液时，促进剂的实际用量比，根据施工过程所需要的时间，

9、可从冷固化实验的“促进剂用量比与树脂胶液凝胶时间的关系”图中即跟踪出来。配胶操作中不允许将 促进剂和引发剂直接相混合，否则因反应猛烈而会引起爆炸。通常先将引发剂加入树脂中， 搅拌混合均匀，最后加入促进剂并快速混匀，立即用于涂胶施工。4）手糊成型的实验器具和辅助材料 模具：常用的成型模具材质有木材、金属、玻璃、石膏、石蜡、红砂、硬质泡沫塑料、水泥等等。本实验采用金属模板。 金属模具板：使用表面要求平整光洁，常采用镀铬钢板，或表面平整抛光的不锈钢板。 脱模剂：保证顺利在将已固化成型的制品从模型上完整的取下或脱出，常常于模具的工作面施以成模性好、均匀光滑的隔离物质，即脱模剂。脱模剂应符合使用方便、操

10、作安 全、来源便宜、对模具无腐蚀性、成膜性好、粘附力小、易于除去、价格低廉等要求。脱 模剂种类主要有薄膜型、溶液型、石蜡油膏型等。薄膜型脱模剂：有玻璃纸、聚酯薄膜、PVC 薄膜、PE 薄膜、PP 薄膜和纤维素等，按 所需幅面尺寸裁剪，用凡士林类油脂粘附于模具表面即可。溶液型脱模剂：最为常用的如由 110 份（重量）过氯乙烯与 95100 份甲苯-丙酮（1：1）混合后的均匀溶液；或由 58 份聚乙烯醇（乙烯基含量 1038%）和 3560 份乙醇、6035 份水混合后的均匀溶液；或由 10 份甲基硅橡胶与 90 份甲苯混合后的均匀溶液；或5 份甲基硅油和 95 份甲苯混合的均匀溶液等。溶液型脱模

11、剂喷涂或刷涂于模具的工作表面 后，需经干燥附牢即可使用。油膏与石蜡型脱模剂：如硅酯、凡士林、车用蜡等。 增强材料的准备：增强材料玻纤粗格子布，厚度约为 0.050.5 毫米范围，厚度较薄的常用于面层，内层常用斜纹、单向和缎纹布等，单向布多用于单向强度要求高的增强复 合材料。按实验要求的几何尺寸裁剪成张，在 110的烘箱中干燥 12 小时后，备用。其 制品最终厚度般为 210mm。其它施工工具：涂胶刷，可根据制品幅面大小而选用各种尺寸的毛刷或油画刷；胶辊，是涂胶铺复施工中用于排除层间气泡。5）手糊成型操作步骤 首先将钢模板进行清洁处理，要求干净平整光滑，于四角和中心部位分别涂上几点凡士林，并均匀

12、地贴上聚酯薄膜，将伸展的粗格子玻纤布铺贴其上，准备涂铺施工。 配方设计适宜，迅速配制树脂胶液，其粘度应满足手糊涂铺施工的要求；凝胶时间应足以保证手糊作业（包括施压）的全面完成。树脂胶液凝胶时间的过短或过长，对手糊作 业不利，对制品的综合性能亦有不良影响。为保证不饱和聚酯玻璃增强复合材料制品的含胶量为 4045%，制备树脂胶液时按玻 纤布重量的 12 倍称取树脂量。涂铺施工以毛刷施胶，首先于铺展好的玻纤布的对角线刷涂足够的树脂胶液，使之 伸展，然后全面各向施胶，让胶液润湿整个有效幅面后，即可铺复第一层、第三层， 同时注意用胶辊及时赶除层间空气，以此类推，直至逐层涂铺施工完毕，最后对顶层玻纤 布的

13、表面均匀地刷涂以足够的胶液，立即合上贴好聚酯薄膜的钢模扳，检查模具合模位置 是否正确后，施用重物、砂袋或压力机等方法施以接触压力，赶层层间空气，使之室温下 交联固化成型。选择室温固化体系制备玻璃钢复合材料，即在室温条件下完成手糊涂铺作用和固化成 型。根据不同配方，交联固化时间大约在 1248 小时范围。为提高复合材料制品的力学强 度等综合性能。应对手糊玻璃制制件加一定的压力，通常使用“接触压力”，即施加0.020.1MPa 的压力，最高不超过 1MPa。压力不足时，导致层间空隙多，制品密实度达不 到设计要求，易脱层强度下降；压力过大时，导致树脂胶液流失过多，制品含胶量不足， 层间粘结力弱，易分

14、离，甚至致使玻璃纤维布中相互交织的纤维被压断，制件强度下降， 甚至造成废品。6）室温固化玻璃钢复合材料的后固化 为缩短不饱儿聚酯树脂玻璃增强复合材料中树脂的交联固化时间，提高树脂的固化程度和制品的物理机械性能，并使制品在使用过程中各种性能有良好的稳定性，常常需要对 室温交联固化成型的玻璃钢制品进行后固化处理，亦称“熟化处理”。后面化处理条件：通常按设定温度范围，分阶段逐级升温进行热处理，避免了因树脂 固化收缩不均而引起的龟裂、分层和挠曲等缺陷。因此，施接触压力固化成型 2448 小 时后的制品，转入烘箱或烘炉中，从室温升至 60，维持 2 小时：再升至 30，维持 2 小时；最后升至 100120，维持 2 小时，冷却至室温，取出整理后概算含胶量。制品表观色泽均匀、平整光滑。四、结果处理（一）性能测试 关于树脂基玻璃纤维增强复合材料制品性能的表征和评价，除特殊制品外，主要要求检测以下性能：1、物理性能：如表观、树脂含量（%）、相对密度和硬度等。2、机械性能：如拉伸强度、弯曲强度、压缩强度、断裂伸长率（%）、冲击