改善FRP制品防水性能的研究
摘要：本文主要介紹了提高FRP制品防水性能的主要方法以及在生產過程中對防水性能改善的關鍵步驟及需要注意的關鍵點。
1 水對FRP制品性能的影響
水一般會導致樹脂基復合材料的介電強度下降，水的作用使得材料的化學鍵斷裂時產生光散射和不透明性，對力學性能也有重要影響。當FRP制品受到水的作用時，吸水和水解同時發生，前者是后者的先導。吸水和水解主要是在纖維-樹脂界面上飛行的，水滲透到制品內部，導致力學性能和電性能下降。吸水的時間、水的溫度、接觸水的表面積以及纖維的排列方向等，對吸水量都有影響。水對樹脂、纖維及界面都有侵蝕作用，表現在三個方面：①使FRP溶脹。因水起增塑作用，故此時的沖擊性能往往有所提高，不過，此時的彈性模量降低了，主要表現為物理過程；②使樹脂大分子降解。從聚酯FRP水煮后水質的變化得以證明，見表1；③因FRP中存在著水溶性無機雜質、被水溶解后，由于滲透壓導致微裂紋并予擴張。
2 原材料選擇對FRP制品防水性能的影響
水對FRP制品的作用分為物理作用和化學作用。如果是物理作用，則介質分子對FRP制品起膨脹、增塑的作用，大分子鏈未被破壞，雖然容易引起FRP制品性能的某些變化，但是有可逆性；如果是化學作用，介質分子與樹脂大分子之間發生化學反應，造成樹脂的化學鍵斷裂，生成新鍵，從而導致FRP制品性能的衰退，是不可逆的。
FRP制品的防水性能主要取決于樹脂，樹脂中親水基團越少，則活性越小，樹脂越穩定。如含有（C-0）和（C-N）等極性鍵越多，其活性越大，樹脂越易水解。
其次，與纖維、填料、固化劑及表面處理劑等也有關?；瘜W介質除對纖維和樹脂發生化學的或物理的作用外，對其界面粘接也起作用，導致FRP制品性能破壞。
因此，合理選材及提高樹脂交鏈密度都是提高FRP制品防水性能的關鍵。
3 FRP制品成型過程控制對防水性能的改善
對于同一種樹脂而言，澆注體比其FRP制品的吸水性?。@是因為玻璃纖維作了水的“向導”，水從纖維和樹脂的界面或毛細孔浸入。所以要提高FRP制品的防水性能，需要采取以下措施：①模具表面要達到較好的狀態，以保證產品表面質量；②制品表面要有富樹脂層，好有膠衣層；③纖維表面要經過化學處理；④樹脂對纖維要充分浸潤；⑤FRP制品含膠量要大些；⑥定期對制品表面進行修復和維護。
3.1 玻璃鋼模具表面處理
FRP制品對水的基本的防護取決于其表面質量，而制品表面質量的好壞，很大程度上取決于模具表面的光潔度和平順度，因此模具表面處理至關重要。
玻璃鋼模具脫模后，先對其進行檢修，檢查模具的平順度和膠衣狀況，根據具體情況進行修補。修補完后用水砂紙進行打磨處理，一般是從400~2000#由粗到細使用。后進行拋光處理，可使模具表面光如鏡面，不僅能使產品表面光潔，而且有利于脫模。[-page-]
3.2 制品制作過程中應注意的問題
表面層是FRP制品防水的道屏障，因此高質量表面層是關鍵的一步。表面涂刷或噴涂膠衣不僅能夠使制品美觀，而且能夠對FRP制品起保護作用。表面層的制作應注意以下問題：
(1)脫模劑應完全干燥后才能涂刷或噴涂膠衣層。
(2)涂刷或噴涂膠衣要均勻，太厚，易裂易剝落，太薄，失去保護作用，一般膠衣用量控制在300~500g/m2，厚度為0.25~0.4mm。
(3)膠衣配制時加入消泡劑或靜置一段時間后再使用，可有效防止微孔出現。
(4)膠衣層較脆，可以用30g/m2或50g/m2的表面氈增強。
(5)膠衣層凝膠后就可進行表面氈增強的工序，膠衣凝膠和表面氈增強兩工序之間的時間間隔不宜過長，以免粘接效果不好，出現分層現象。
在保證表面層質量的前提下，增強層的制作也是至關重要的。在含膠量允許的范圍內，保證產品較高的含膠量是增加制品致密程度的直接的方法。
樹脂和纖維之間界面的粘接強度也是制品防水性能的關鍵，因此增強材料表面化學處理顯得尤為重要。增強材料表面化學處理后對FRP制品的性能有很大的影響：
(1)可提高浸潤效果，提高界面的粘接力，從而使FRP制品的力學性能、電性能、耐候性能、耐水性能等有很大提高。
(2)使FRP制品的強度得到提高。一般而言增強材料化學處理后，可使FRP制品的原始強度提高30%，濕強度只下降20%。
(3)提高了FRP制品的密封性，減少了滲漏等。
制品生產出來以后，要對其進行表面處理，以增強防水效果。噴涂具有防水和抗紫外線功能的保護層能夠大大提高制品耐候和防水性能。
4 結語
通過研究水對FRP制品性能的影響及其原理，找出改善FRP制品防水性能的關鍵點，并從原材料選擇和成型過程控制兩個方面進行研究，以提高FRP制品的防水性能。
1 水對FRP制品性能的影響
水一般會導致樹脂基復合材料的介電強度下降，水的作用使得材料的化學鍵斷裂時產生光散射和不透明性，對力學性能也有重要影響。當FRP制品受到水的作用時，吸水和水解同時發生，前者是后者的先導。吸水和水解主要是在纖維-樹脂界面上飛行的，水滲透到制品內部，導致力學性能和電性能下降。吸水的時間、水的溫度、接觸水的表面積以及纖維的排列方向等，對吸水量都有影響。水對樹脂、纖維及界面都有侵蝕作用，表現在三個方面：①使FRP溶脹。因水起增塑作用，故此時的沖擊性能往往有所提高，不過，此時的彈性模量降低了，主要表現為物理過程；②使樹脂大分子降解。從聚酯FRP水煮后水質的變化得以證明，見表1；③因FRP中存在著水溶性無機雜質、被水溶解后，由于滲透壓導致微裂紋并予擴張。
2 原材料選擇對FRP制品防水性能的影響
水對FRP制品的作用分為物理作用和化學作用。如果是物理作用，則介質分子對FRP制品起膨脹、增塑的作用，大分子鏈未被破壞，雖然容易引起FRP制品性能的某些變化，但是有可逆性；如果是化學作用，介質分子與樹脂大分子之間發生化學反應，造成樹脂的化學鍵斷裂，生成新鍵，從而導致FRP制品性能的衰退，是不可逆的。
FRP制品的防水性能主要取決于樹脂，樹脂中親水基團越少，則活性越小，樹脂越穩定。如含有（C-0）和（C-N）等極性鍵越多，其活性越大，樹脂越易水解。
其次，與纖維、填料、固化劑及表面處理劑等也有關?；瘜W介質除對纖維和樹脂發生化學的或物理的作用外，對其界面粘接也起作用，導致FRP制品性能破壞。
因此，合理選材及提高樹脂交鏈密度都是提高FRP制品防水性能的關鍵。
3 FRP制品成型過程控制對防水性能的改善
對于同一種樹脂而言，澆注體比其FRP制品的吸水性?。@是因為玻璃纖維作了水的“向導”，水從纖維和樹脂的界面或毛細孔浸入。所以要提高FRP制品的防水性能，需要采取以下措施：①模具表面要達到較好的狀態，以保證產品表面質量；②制品表面要有富樹脂層，好有膠衣層；③纖維表面要經過化學處理；④樹脂對纖維要充分浸潤；⑤FRP制品含膠量要大些；⑥定期對制品表面進行修復和維護。
3.1 玻璃鋼模具表面處理
FRP制品對水的基本的防護取決于其表面質量，而制品表面質量的好壞，很大程度上取決于模具表面的光潔度和平順度，因此模具表面處理至關重要。
玻璃鋼模具脫模后，先對其進行檢修，檢查模具的平順度和膠衣狀況，根據具體情況進行修補。修補完后用水砂紙進行打磨處理，一般是從400~2000#由粗到細使用。后進行拋光處理，可使模具表面光如鏡面，不僅能使產品表面光潔，而且有利于脫模。[-page-]
3.2 制品制作過程中應注意的問題
表面層是FRP制品防水的道屏障，因此高質量表面層是關鍵的一步。表面涂刷或噴涂膠衣不僅能夠使制品美觀，而且能夠對FRP制品起保護作用。表面層的制作應注意以下問題：
(1)脫模劑應完全干燥后才能涂刷或噴涂膠衣層。
(2)涂刷或噴涂膠衣要均勻，太厚，易裂易剝落，太薄，失去保護作用，一般膠衣用量控制在300~500g/m2，厚度為0.25~0.4mm。
(3)膠衣配制時加入消泡劑或靜置一段時間后再使用，可有效防止微孔出現。
(4)膠衣層較脆，可以用30g/m2或50g/m2的表面氈增強。
(5)膠衣層凝膠后就可進行表面氈增強的工序，膠衣凝膠和表面氈增強兩工序之間的時間間隔不宜過長，以免粘接效果不好，出現分層現象。
在保證表面層質量的前提下，增強層的制作也是至關重要的。在含膠量允許的范圍內，保證產品較高的含膠量是增加制品致密程度的直接的方法。
樹脂和纖維之間界面的粘接強度也是制品防水性能的關鍵，因此增強材料表面化學處理顯得尤為重要。增強材料表面化學處理后對FRP制品的性能有很大的影響：
(1)可提高浸潤效果，提高界面的粘接力，從而使FRP制品的力學性能、電性能、耐候性能、耐水性能等有很大提高。
(2)使FRP制品的強度得到提高。一般而言增強材料化學處理后，可使FRP制品的原始強度提高30%，濕強度只下降20%。
(3)提高了FRP制品的密封性，減少了滲漏等。
制品生產出來以后，要對其進行表面處理，以增強防水效果。噴涂具有防水和抗紫外線功能的保護層能夠大大提高制品耐候和防水性能。
4 結語
通過研究水對FRP制品性能的影響及其原理，找出改善FRP制品防水性能的關鍵點，并從原材料選擇和成型過程控制兩個方面進行研究，以提高FRP制品的防水性能。
