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玻璃鋼內(nèi)壓容器的原材料選擇

  原材料的選擇
  纖維纏繞工藝中所用的原材料,主要有玻璃纖維和以樹脂為基體的粘結(jié)劑兩大類。原材料質(zhì)量的優(yōu)劣和工藝性能的好壞,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。
    1、玻璃纖維的選擇
  玻璃纖維是玻璃鋼容器的主要承力材料,容器的強(qiáng)度主要取決于玻璃纖維的強(qiáng)度。纏繞成型用的玻璃纖維希望能滿足下列要求:
  (1)具有高彈性模量和高強(qiáng)度;
  (2)易于被粘結(jié)劑浸潤(rùn);
  (3)有良好的工藝性,在纏繞過(guò)程中不起毛、不斷頭;
  (4)同一束纖維中各股之間的張緊程度應(yīng)該均勻,不得有松有緊;
  (5)有良好的貯存穩(wěn)定性。
  用于纏繞成型工藝的玻璃纖維,依其狀態(tài)可分為有捻纖維和無(wú)捻纖維。有捻纖維工藝性好,使用過(guò)程中不易起毛和斷頭,但由于加工工序較多,強(qiáng)度損失較大。無(wú)捻纖維工藝性稍差但成本低、強(qiáng)度損失較小。有捻和無(wú)捻纖維規(guī)格繁多,原則上皆可用于纏繞工藝。同一支數(shù)的玻璃纖維,股數(shù)多少對(duì)強(qiáng)度影響不大。但為減少使用過(guò)程中的麻煩可選擇適當(dāng)?shù)墓蓴?shù)。
  2、粘結(jié)劑系統(tǒng)
  粘結(jié)劑在容器中起著使玻璃纖維粘結(jié)定位的作用。實(shí)際上,纖維纏繞玻璃鋼,只有通過(guò)粘結(jié)劑的作用,才能使纖維成為一體,共同承擔(dān)外力的作用。充分發(fā)揮玻璃纖維的增強(qiáng)效果。纖維纏繞玻璃鋼制品的長(zhǎng)期使用溫度、長(zhǎng)期強(qiáng)度(老化性能)、耐腐蝕性等對(duì)粘結(jié)劑性能的依賴性更大。因此,根據(jù)制品的性能要求,選擇適宜的粘結(jié)劑也是保證制品質(zhì)量和安全使用的重要前提。
  用于纏繞工藝的粘結(jié)劑應(yīng)根據(jù)下列要求來(lái)選擇:
  (1)對(duì)玻璃纖維有良好的粘結(jié)力和浸潤(rùn)性,有較高的強(qiáng)度和適宜的延伸率;
  (2)具有較長(zhǎng)的使用期,較低的起始粘度。不含有難以除去的溶劑;
  (3)具有一定的耐溫性和良好的耐老化性能;
  (4)小限度的毒性和刺激性;
  (5)來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉。
粘結(jié)劑通常由樹脂、固化劑和稀釋劑組成。現(xiàn)將其各組分分述如下:
  1)樹脂
  樹脂是粘結(jié)劑的主體組分。
  各種類型的環(huán)氧樹脂是用于纖維纏繞工藝的主要樹脂。其他如聚酯樹脂等也可用于纖維纏繞工藝。
  對(duì)于一般常溫下使用的玻璃鋼內(nèi)壓容器,采用雙酚-A型環(huán)氧樹脂即可;而高溫使用的容器則需采用耐溫性較好的酚醛型環(huán)氧樹脂或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。
  雙酚-A型環(huán)氧樹脂室溫下粘度大,不易流動(dòng),不能滿足纏繞工藝的要求。需要采用提高溫度或加入稀釋劑來(lái)降低粘度。
  634#環(huán)氧樹脂的溫度’粘度曲線、濃度’粘度曲線以及溶劑加入量-粘度曲線如下圖所示。


  從圖中看出,用加熱和加入稀釋劑來(lái)降低樹脂粘度是有效的。但這些措施都帶來(lái)一定的副作用。
  提高溫度會(huì)縮短粘結(jié)劑的使用期;加入溶劑,若在成型時(shí)去除不凈會(huì)在制品中形成氣泡,影響制品強(qiáng)度。但如選擇合理的加熱溫度和易揮發(fā)的溶劑或以活性稀釋劑代替普通溶劑,對(duì)膠紗采用烘干措施等,上述問(wèn)題會(huì)得到克服。
  環(huán)氧樹脂的固化劑品種繁多,性能多樣。根據(jù)不同的性能要求,可有廣泛地選擇余地。
  在研制和生產(chǎn)玻璃鋼內(nèi)壓容器的過(guò)程中,我們?cè)捎眠^(guò)酸酐類固化劑(如鄰-苯二甲酸酐、順-丁烯二酸酐、647#酸酐等);胺類固化劑(如三乙醇胺、苯二甲胺等);樹脂類固化劑(如酚醛樹脂)以及咪唑類固化劑(如2-甲基咪唑)。并對(duì)上述各種固化劑的性能進(jìn)行了一些試驗(yàn)工作。近幾年,在玻璃鋼內(nèi)壓容器的生產(chǎn)中,我們主要采用酚醛樹脂作固化劑。這種固化劑來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉,工藝性能好,制品性能較穩(wěn)定。其他類型的固化劑在特殊場(chǎng)合下也曾采
用過(guò)。
  2)稀釋劑(或溶劑)
  環(huán)氧樹脂的稀釋劑(或溶劑)種類很多,通常分活性稀釋劑和不參與固化反應(yīng)的非活性稀釋劑(或溶劑)。兩種纏繞工藝常用的稀釋劑見(jiàn)下表。

 種類  牌號(hào)

 名稱或化學(xué)結(jié)構(gòu)

性能簡(jiǎn)介 

 活性稀釋劑  501

 環(huán)氧丙烷丁基醚

 低毒性稀釋劑,對(duì)皮膚無(wú)過(guò)敏反應(yīng),
粘度低,稀釋效果好

 活性稀釋劑  502

 環(huán)氧丙烷糠基醚

 過(guò)敏性較低,粘度高

 活性稀釋劑  503

 環(huán)氧丙烷共辛基醚

 略有過(guò)敏性,耐水性、耐腐蝕性好

 活性稀釋劑  690

 環(huán)氧丙烷苯基醚

 過(guò)敏性強(qiáng),耐溫性尚好

 活性稀釋劑  600

 二縮水甘油醚

 粘度稍大,價(jià)格較貴

 非活性稀釋劑  

 丙酮
甲苯
二甲苯

 沸點(diǎn)低,易揮發(fā)
沸點(diǎn)較高,不易揮發(fā)
沸點(diǎn)較高,不易揮發(fā)

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