高性能環氧乙烯基酯樹脂在車輛制造上的應用 （二）
3.3 高效阻燃、低煙密度、低毒性環氧乙烯基酯樹脂
軌道交通主要包括：火車(列車)，有軌電車，地鐵，輕軌等。目前，我國人們長途出行主要的交通工具是列車，對于大型城市的市內交通而言是地鐵和輕軌等。
熱固性復合材料以其固有的特性為鐵路等軌道工業的發展作出了一定的貢獻，然而熱固性復合材料是基于有機分子結構的，該有機分子結構在著火情形下是一種潛在的可燃物。普通的不飽和聚酯樹脂應用在鐵路工業上存在的主要缺點是易燃、車輛停下和乘客撤離的時間不夠。因此，各國均制定了不同的阻燃(包括煙和毒)標準、保護措施和條款來保護乘客的安全。
熱固型復合材料在軌道交通上可應用的部件非常廣泛，如在軌道設施方面，可做電纜槽架、走道格柵、格柵護欄、電器箱、防噪防眩板、燈罩、燈柱、站點售貨亭、復合枕木等；在車輛車箱內飾件方面，可做車的門窗、座椅、墻板、頂板、地板、整體衛生間、盥洗間、集便箱、茶桌、行李架、空調風道等及其它部件。
用熱固型復合材料來制作上述部件其主要優點如下：
1、與金屬相比具有高的強度重量比且導熱系數低，從而達到節省重量和燃料的目的；
2、制作工藝簡單，成本低，可一次成型，達到低的投資和生產成本；
3、高度的“設計彈性”，它不僅有可作出復雜形狀的能力而且可生產輕質中間發泡剛性的三明治結構；
4、 防腐蝕，使用壽命長；
5、降低噪音、抗磁、絕緣、隔音，達到環保要求 。
為了降低著火時其本身作為一種可燃物而造成更大的損失，各國的各大不飽和樹脂供應商投入了大量人力物力開發制造了許多阻燃樹脂以滿足不同部件的應用要求。
初期的阻燃樹脂主要出發點是難燃及不燃，在實際應用中，人們發現，在火災中大多數死者是被煙熏窒息昏迷而阻礙逃生?；诖私Y果，對阻燃的概念增加了低發煙和低煙毒的指標。
傳統俗稱的反應型阻燃樹脂在阻燃性能方面可以達到有關的阻燃要求，但其在發煙量和煙毒性方面很難滿足日益嚴格的標準。因此一類新型的添加型不飽和阻燃樹脂隨之被開發。 添加型阻燃樹脂是泛指在不飽和聚酯樹脂(含阻燃和非阻燃)中加入固體阻燃劑制造的阻燃樹脂。該樹脂是一種能達到難燃、低發煙和低煙毒甚至無毒的指標。
起初的阻燃樹脂是在分子單體骨架結構上或以添加劑的形式引入鹵素，并配以三氧化二銻(sq01)關聯劑來解決的，盡管這是一個非常有效的阻燃系統，但是生命是復雜的，鹵素系統在著火時會產生大量的又濃又黑的煙，此煙會使人昏迷和阻礙逃生。接著，人們采用另外的阻燃方法是加入水合氧化鋁，水合氧化鋁是一種無機粉末，在受熱時會吸熱分解成氧化鋁和水蒸氣，當它與熱固性復合材料相結合后，在著火情況下，水合氧化鋁作為阻燃添加劑通過冷卻和水蒸氣稀釋空氣中的氧來達到阻燃效果。作為伴隨功能，水蒸氣同時起著煙霧抑制的功能，水蒸氣是無毒的，因此水合氧化鋁是一種很好的低發煙、無毒性阻燃劑。這類樹脂主要是鄰苯和間苯等通用型不飽和樹脂，這類樹脂在通過添加大量阻燃填料后，樹脂粘度一般較高，施工工藝性較差，并且FRP制品的物理機械性能下降較大。
其它類型的阻燃樹脂還有丙烯酸改性樹脂(如MODAR樹脂)和酚醛樹脂等。
亞什蘭公司解決了添加型阻燃樹脂由于加入大量阻燃劑造成的施工工藝性能不良的問題，其阻燃樹脂HETRON系列和MODAR系列，同其它熱固型不飽和樹脂一樣，在施工工藝上，可被用作手糊、噴射、SMC&BMC、RTM，真空模塑和注射模塑、擠拉等，根據加工件數和經濟性可選擇不同型號的阻燃樹脂在不同的工藝中應用。上述兩大系列阻燃樹脂已在英吉利海峽遂道內的電纜橋架、法國TGV、的新型列車、地鐵設施等許多軌道交通項目上得到成功應用。
國內樹脂廠商也開展了這方面的研究，并取得一定的成果，尤其是上海富晨化工有限公司推出的RESAFE系列改性丙烯酸阻燃樹脂，在高效阻燃、低煙密度、低毒性等方面達到國外水平，在某些性能上超過進口樹脂，如其良好的制作工藝性、所制FRP制品物理機械性能較高。該樹脂得到美國相關機構的測試認證，替代其進口阻燃樹脂，在北京地鐵、臺灣新干線、阿根廷地鐵、GE基礎項目等國外內的高鐵和地鐵項目中得到大量成功應用。[font=宋體 ]樹脂[font=宋體 ] [font=宋體 ]類型[font=宋體 ] [font=宋體 ]認證[font=宋體 ]
928FR
阻燃型低煙密度環氧丙烯酸樹脂
UL94 V0認證
RoHS檢測認證
958FR
特種低發煙阻燃型樹脂
BS 6853 Ia認證（SGS）
NFRA 130:2010認證（SGS）
RoHS檢測認證
968FR
低毒性阻燃型改性丙烯酸樹脂
DIN5510-2認證（SGS）
NF F16-101：1988 F0、M1認證（SGS）
3.4 柔性環氧乙烯基酯樹脂
柔性乙烯基酯樹脂與傳統的環氧乙烯基酯樹脂相比，其延伸率更高，粘接強度大大的提高，抗沖強度提高近4倍，層間強度提高20%，并具有獨特的耐磨性。與Kevlar纖維或其它增強材料合用，制作高強度和耐疲勞的制品，如運動或軍用頭盔、帆船等。國內的上海富晨FUCHEM 810 樹脂就屬于這類橡膠改性的柔性環氧乙烯基酯樹脂。
該樹脂在高速列車火車頭上得到應用。意大利ETR500高速列車的車頭前突部分采用的是芳綸纖維增強柔性環氧乙烯基酯樹脂的FRP復合材料，采用真空樹脂滲透工藝成型。用這種材料模型成型的符合空氣動力學線型要求的車頭具有優異的抗沖擊能力，當列車以300KM/h速度行駛時有很好的尺寸穩定性。
4 總結
進入二十世紀八十年代以來，許多著名的車輛制造商投入大量人力、物力開展了復合材料技術和先進復合材料在汽車工業的應用研究，八十年代后期，復合材料車身外覆蓋件得到大量的應用和推廣，如發動機罩、翼子板、車門、車頂板、導流罩、車廂后擋板等，甚至出現了全復合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據統計，在歐美等國車輛復合材料的用量約占本國復合材料總產量的33％左右，并成增長態勢。復合材料也從制造簡單的車輛非承力件進入制造承力件，復合材料作為外車輛的外覆件的使用向汽車的內飾件和結構件方向發展。并先后研制成先進復合材料驅動軸、板簧和全復合材料汽車底盤和車身。法國SORA公司為雷諾汽車公司開發了全復合材料轎車車身和重型卡車駕駛室。上海通用柳州公司和東風公司計劃推出全復合材料的家庭用小轎車。
綜上所述，復合材料在車輛制造上的得到日益廣泛的應用，迫切需要研究開發出可使產品質量更穩定、生產效率更高、成型加工費用更低的新材料、新工藝。現在的復合材料成型不限于手糊、模壓、纏繞等，新的工藝方法如RTM、樹脂傳遞模塑RRIM、滾動模壓SMC成型、拉擠、熱壓罐等相繼出現；其基體樹脂由傳統的通用鄰苯、間苯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂向高性能的環氧乙烯基酯樹脂發展；增強材料也由玻璃纖維向高性能的碳纖維、芳綸纖維等發展。這些高性能材料的使用，大大改善了復合材料的結構、性能，提高了成型速度和制造質量，加速了復合材料在汽車上的實用化進程。相信，隨著車輛工業發展的需要，將會開發出各種性能的原料材料來滿足適應和推動日益增長車輛工業的需求。
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軌道交通主要包括：火車(列車)，有軌電車，地鐵，輕軌等。目前，我國人們長途出行主要的交通工具是列車，對于大型城市的市內交通而言是地鐵和輕軌等。
熱固性復合材料以其固有的特性為鐵路等軌道工業的發展作出了一定的貢獻，然而熱固性復合材料是基于有機分子結構的，該有機分子結構在著火情形下是一種潛在的可燃物。普通的不飽和聚酯樹脂應用在鐵路工業上存在的主要缺點是易燃、車輛停下和乘客撤離的時間不夠。因此，各國均制定了不同的阻燃(包括煙和毒)標準、保護措施和條款來保護乘客的安全。
熱固型復合材料在軌道交通上可應用的部件非常廣泛，如在軌道設施方面，可做電纜槽架、走道格柵、格柵護欄、電器箱、防噪防眩板、燈罩、燈柱、站點售貨亭、復合枕木等；在車輛車箱內飾件方面，可做車的門窗、座椅、墻板、頂板、地板、整體衛生間、盥洗間、集便箱、茶桌、行李架、空調風道等及其它部件。
用熱固型復合材料來制作上述部件其主要優點如下：
1、與金屬相比具有高的強度重量比且導熱系數低，從而達到節省重量和燃料的目的；
2、制作工藝簡單，成本低，可一次成型，達到低的投資和生產成本；
3、高度的“設計彈性”，它不僅有可作出復雜形狀的能力而且可生產輕質中間發泡剛性的三明治結構；
4、 防腐蝕，使用壽命長；
5、降低噪音、抗磁、絕緣、隔音，達到環保要求 。
為了降低著火時其本身作為一種可燃物而造成更大的損失，各國的各大不飽和樹脂供應商投入了大量人力物力開發制造了許多阻燃樹脂以滿足不同部件的應用要求。
初期的阻燃樹脂主要出發點是難燃及不燃，在實際應用中，人們發現，在火災中大多數死者是被煙熏窒息昏迷而阻礙逃生?；诖私Y果，對阻燃的概念增加了低發煙和低煙毒的指標。
傳統俗稱的反應型阻燃樹脂在阻燃性能方面可以達到有關的阻燃要求，但其在發煙量和煙毒性方面很難滿足日益嚴格的標準。因此一類新型的添加型不飽和阻燃樹脂隨之被開發。 添加型阻燃樹脂是泛指在不飽和聚酯樹脂(含阻燃和非阻燃)中加入固體阻燃劑制造的阻燃樹脂。該樹脂是一種能達到難燃、低發煙和低煙毒甚至無毒的指標。
起初的阻燃樹脂是在分子單體骨架結構上或以添加劑的形式引入鹵素，并配以三氧化二銻(sq01)關聯劑來解決的，盡管這是一個非常有效的阻燃系統，但是生命是復雜的，鹵素系統在著火時會產生大量的又濃又黑的煙，此煙會使人昏迷和阻礙逃生。接著，人們采用另外的阻燃方法是加入水合氧化鋁，水合氧化鋁是一種無機粉末，在受熱時會吸熱分解成氧化鋁和水蒸氣，當它與熱固性復合材料相結合后，在著火情況下，水合氧化鋁作為阻燃添加劑通過冷卻和水蒸氣稀釋空氣中的氧來達到阻燃效果。作為伴隨功能，水蒸氣同時起著煙霧抑制的功能，水蒸氣是無毒的，因此水合氧化鋁是一種很好的低發煙、無毒性阻燃劑。這類樹脂主要是鄰苯和間苯等通用型不飽和樹脂，這類樹脂在通過添加大量阻燃填料后，樹脂粘度一般較高，施工工藝性較差，并且FRP制品的物理機械性能下降較大。
其它類型的阻燃樹脂還有丙烯酸改性樹脂(如MODAR樹脂)和酚醛樹脂等。
亞什蘭公司解決了添加型阻燃樹脂由于加入大量阻燃劑造成的施工工藝性能不良的問題，其阻燃樹脂HETRON系列和MODAR系列，同其它熱固型不飽和樹脂一樣，在施工工藝上，可被用作手糊、噴射、SMC&BMC、RTM，真空模塑和注射模塑、擠拉等，根據加工件數和經濟性可選擇不同型號的阻燃樹脂在不同的工藝中應用。上述兩大系列阻燃樹脂已在英吉利海峽遂道內的電纜橋架、法國TGV、的新型列車、地鐵設施等許多軌道交通項目上得到成功應用。
國內樹脂廠商也開展了這方面的研究，并取得一定的成果，尤其是上海富晨化工有限公司推出的RESAFE系列改性丙烯酸阻燃樹脂，在高效阻燃、低煙密度、低毒性等方面達到國外水平，在某些性能上超過進口樹脂，如其良好的制作工藝性、所制FRP制品物理機械性能較高。該樹脂得到美國相關機構的測試認證，替代其進口阻燃樹脂，在北京地鐵、臺灣新干線、阿根廷地鐵、GE基礎項目等國外內的高鐵和地鐵項目中得到大量成功應用。[font=宋體 ]樹脂[font=宋體 ] [font=宋體 ]類型[font=宋體 ] [font=宋體 ]認證[font=宋體 ]
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阻燃型低煙密度環氧丙烯酸樹脂
UL94 V0認證
RoHS檢測認證
958FR
特種低發煙阻燃型樹脂
BS 6853 Ia認證（SGS）
NFRA 130:2010認證（SGS）
RoHS檢測認證
968FR
低毒性阻燃型改性丙烯酸樹脂
DIN5510-2認證（SGS）
NF F16-101：1988 F0、M1認證（SGS）
3.4 柔性環氧乙烯基酯樹脂
柔性乙烯基酯樹脂與傳統的環氧乙烯基酯樹脂相比，其延伸率更高，粘接強度大大的提高，抗沖強度提高近4倍，層間強度提高20%，并具有獨特的耐磨性。與Kevlar纖維或其它增強材料合用，制作高強度和耐疲勞的制品，如運動或軍用頭盔、帆船等。國內的上海富晨FUCHEM 810 樹脂就屬于這類橡膠改性的柔性環氧乙烯基酯樹脂。
該樹脂在高速列車火車頭上得到應用。意大利ETR500高速列車的車頭前突部分采用的是芳綸纖維增強柔性環氧乙烯基酯樹脂的FRP復合材料，采用真空樹脂滲透工藝成型。用這種材料模型成型的符合空氣動力學線型要求的車頭具有優異的抗沖擊能力，當列車以300KM/h速度行駛時有很好的尺寸穩定性。
4 總結
進入二十世紀八十年代以來，許多著名的車輛制造商投入大量人力、物力開展了復合材料技術和先進復合材料在汽車工業的應用研究，八十年代后期，復合材料車身外覆蓋件得到大量的應用和推廣，如發動機罩、翼子板、車門、車頂板、導流罩、車廂后擋板等，甚至出現了全復合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據統計，在歐美等國車輛復合材料的用量約占本國復合材料總產量的33％左右，并成增長態勢。復合材料也從制造簡單的車輛非承力件進入制造承力件，復合材料作為外車輛的外覆件的使用向汽車的內飾件和結構件方向發展。并先后研制成先進復合材料驅動軸、板簧和全復合材料汽車底盤和車身。法國SORA公司為雷諾汽車公司開發了全復合材料轎車車身和重型卡車駕駛室。上海通用柳州公司和東風公司計劃推出全復合材料的家庭用小轎車。
綜上所述，復合材料在車輛制造上的得到日益廣泛的應用，迫切需要研究開發出可使產品質量更穩定、生產效率更高、成型加工費用更低的新材料、新工藝。現在的復合材料成型不限于手糊、模壓、纏繞等，新的工藝方法如RTM、樹脂傳遞模塑RRIM、滾動模壓SMC成型、拉擠、熱壓罐等相繼出現；其基體樹脂由傳統的通用鄰苯、間苯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂向高性能的環氧乙烯基酯樹脂發展；增強材料也由玻璃纖維向高性能的碳纖維、芳綸纖維等發展。這些高性能材料的使用，大大改善了復合材料的結構、性能，提高了成型速度和制造質量，加速了復合材料在汽車上的實用化進程。相信，隨著車輛工業發展的需要，將會開發出各種性能的原料材料來滿足適應和推動日益增長車輛工業的需求。
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