玻璃纖維復合材料的發展及其著色
樹脂基復合材料1932年在美國出現,1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強聚酯軍用飛機的雷達罩。其后不久,美國萊特空軍發展中心設計制造了一架以玻璃纖維增強樹脂為機身和機翼的飛機,從此纖維增強復合材料開始受到軍界和工程界的注意。1946年纖維纏繞成型技術在美國出現,為纖維纏繞壓力容器的制造提供了技術貯備。1949年研究成功玻璃纖維預混料并制出了表面光潔,形狀準確的復合材料模壓件。1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功,并用復合材料制成直升飛機的螺旋槳。上世紀60年代美國利用纖維纏繞技術,制造出大型固體火箭發動機的殼體,為航天技術開辟了輕質高強結構的佳途徑。在此期間,玻璃纖維-聚酯樹脂噴射成型技術得到了應用,使手糊工藝的質量和生產效率大為提高。1961年片狀模塑料(Sheet Molding Compound, 簡稱SMC)在法國問世,利用這種技術可制出大幅面表面光潔,尺寸、形狀穩定的制品,如汽車、船的殼體以及衛生潔具等大型制件,從而更擴大了樹脂基復合材料的應用領域。1963年前后在美、法、日等國先后開發了高產量、大幅寬、連續生產的玻璃纖維復合材料板材生產線,使復合材料制品形成了規?;a。拉擠成型工藝的研究始于上世紀50年代,60年代中期實現了連續化生產,70年代拉擠技術又有了重大的突破,近年來發展更快。除圓棒狀制品外,還能生產管、箱形、槽形、工字形等復雜截面的型材,并還有環向纏繞纖維以增加型材的側向強度。在70年代樹脂反應注射成型(Reaction Injection Molding, 簡稱RIM)和增強樹脂反應注射成型(Reinforced Reaction Injection Molding, 簡稱RRIM)兩種技術研究成功,進一步改善了手糊工藝,使產品兩面光潔,現已大量用于衛生潔具和汽車的零件生產。1972年美國PPG公司研究成功熱塑性片狀模塑料成型技術,1975年投入生產。這種復合材料大特點是改變了熱固性基體復合材料生產周期長、廢料不能回收問題,并能充分利用塑料加工的技術和設備,因而發展得很快。制造管狀構件的工藝除纏繞成型外,80年代又發展了離心澆鑄成型法,英國曾使用這種工藝生產10m長的復合材料電線桿、大口徑受外壓的管道等。新生產工藝的不斷出現推動著聚合物復合材料工業的發展。
的復合材料起始于1958年,先用于軍工制品,而后逐漸擴展到民用。1958年以手糊工藝研制了玻璃鋼艇,以層壓和卷制工藝研制玻璃鋼板、管;1962年引進不飽和聚酯樹脂、噴射成型和蜂窩夾層結構成型技術,并制造了玻璃鋼的直升機螺旋槳葉和風洞葉片,同年開始纖維纏繞工藝研究并生產出一批氧氣瓶等壓力容器。1970年用玻璃鋼蜂窩夾層結構制造了一座直徑44m的雷達罩。自70年代以后玻璃鋼復合材料逐漸轉向民用。1981年復合材料的年產量為1.5萬t,到1986年達到6.5萬t,年增長率為13%。1987年以后受到國內原材料品種數量不足的影響,發展曾一度停滯。在此期間,在改革開放政策的指導下,大量引進國外先進技術,如在原材料方面引進了池窯拉絲、短切氈、表面氈、噴射紗、纏繞紗以及各種牌號樹脂和輔助材料的生產技術。在成型工藝方面引進了制造管罐的大型纏繞系統、拉擠工藝生產線、SMC生產線、連續制板機組、樹脂傳遞模型機組、噴射成型技術、樹脂注射成型技術等先進工藝和設備,形成了研究、設計、生產及原材料相互配套較完整的工業體系。到1995年國內玻璃鋼產量已達到16.5萬t,產品近2000種,擁有纏繞生產線120條、SMC生產線31條、BMC生產線5條、拉擠工藝生產線100條,噴射機260臺、RTM70臺、連續制板機組3條,機械化年生產能力達25萬t。從生產工藝來看,盡管引進了不少先進技術設備,但利用率不高,所有制品仍有80%是手糊成型,僅有20%由纏繞、拉擠、SMC及RTM等設備成型,因此玻璃鋼工業的生產潛力很大。
國內復合材料借助玻璃鋼成型技術正逐步實現由手糊到機械化自動化的轉變,但總的水平與國外先進技術還有一定距離,同時,隨著生活水平的不斷提高,對玻璃鋼制品的外觀要求越來越高,所以對玻璃鋼制品的著色就成了發展過程中的另一個重點。
對基體樹脂不飽和聚酯的著色主要有2種方法,一種是用彩色膠衣,將成品色漿添加到膠衣樹脂中制成彩色膠衣,再通過使用這種彩色膠衣在模具上先涂上薄薄一層,然后再繼續后面的工序,達到對玻璃鋼制品表面進行著色的目的,比如游艇,汽車上的一些配件,安全帽等等;另一種方法則是直接采用色漿,直接將色漿添加到不飽和聚酯樹脂中,添加固化劑、促進劑后直接固化,比如紐扣、大理石制品、工藝品等。采用膠衣樹脂的好處是光澤好,同時由于不同的膠衣樹脂擁有一些特殊的耐性如耐候性,耐水性等非常好,對玻璃鋼制品有非常好的保護作用。直接使用色漿則工藝比較簡單,但性能方面比使用膠衣樹脂有差距。
江蘇是生產玻璃鋼用樹脂的大省。彩色膠衣獨樹一幟,2003年全省全年總量在4500 t左右,比上年增長24%。阿什蘭聚酯(昆山)有限公司繼續,達2200t,其次是天馬、晉偉、帝斯曼等,國內汽車業和造船業的需求擴大拉動打磨膠衣和船用彩膠的增長。
目前國內使用的色漿主要是以飽和聚酯為載體的色漿,因為飽和聚酯的儲存穩定性好,放置半年以上沒有問題,給廠家的應用帶來方便,但是因為飽和聚酯不含雙鍵,不會參與與過氧化物的交聯,添加量稍大會給玻璃鋼制品表面帶來發軟,硬度不好等缺陷,影響制品的成品性能。而如果使用不飽和聚酯來作為載體,則儲存穩定性得不到保證,一般3個月內需要使用完,否則會出現凝膠,影響使用。
針對這種情況,Degussa.公司研發了用不飽和聚酯作為載體的商品牌號為Polytrend 850系列色漿,該色漿的大優點就是雖然使用的是不飽和聚酯樹脂為載體,但使用了特殊手段,在不影響使用的同時,保證了色漿的儲存穩定性,一般儲存2年以上沒有使用問題。該系列色漿的添加量一般推薦加量為5%,大可以達到12.5%(重量比),不會影響到制品的性能。有人擔心該系列色漿儲存穩定性如此好,是否加入了過多的阻聚劑等,這樣會影響到凝膠時間,對此,做了一下測試,針對間苯型膠衣樹脂,23℃下,凝膠時間為3min40s左右,與使用飽和聚酯類色漿凝膠時間基本一致,不影響使用,不需要更改原來的工藝條件。
該系列色漿另一優點是可以用于機器調色,有相應的配套色卡,共計180種顏色。Polytrend 850也可以根據客戶提供的色卡來做,提供整套配方。
目前國內的不飽和聚酯類工藝品幾乎100%用于出口,大量的玻璃鋼制品出口比例也在上升,作為Degussa色漿在國內的代理,誠摯希望在把我們的玻璃鋼做得更加出“色”,提高玻璃鋼制品檔次,給廣大玻璃鋼制品廠家帶來更多的增值服務。
的復合材料起始于1958年,先用于軍工制品,而后逐漸擴展到民用。1958年以手糊工藝研制了玻璃鋼艇,以層壓和卷制工藝研制玻璃鋼板、管;1962年引進不飽和聚酯樹脂、噴射成型和蜂窩夾層結構成型技術,并制造了玻璃鋼的直升機螺旋槳葉和風洞葉片,同年開始纖維纏繞工藝研究并生產出一批氧氣瓶等壓力容器。1970年用玻璃鋼蜂窩夾層結構制造了一座直徑44m的雷達罩。自70年代以后玻璃鋼復合材料逐漸轉向民用。1981年復合材料的年產量為1.5萬t,到1986年達到6.5萬t,年增長率為13%。1987年以后受到國內原材料品種數量不足的影響,發展曾一度停滯。在此期間,在改革開放政策的指導下,大量引進國外先進技術,如在原材料方面引進了池窯拉絲、短切氈、表面氈、噴射紗、纏繞紗以及各種牌號樹脂和輔助材料的生產技術。在成型工藝方面引進了制造管罐的大型纏繞系統、拉擠工藝生產線、SMC生產線、連續制板機組、樹脂傳遞模型機組、噴射成型技術、樹脂注射成型技術等先進工藝和設備,形成了研究、設計、生產及原材料相互配套較完整的工業體系。到1995年國內玻璃鋼產量已達到16.5萬t,產品近2000種,擁有纏繞生產線120條、SMC生產線31條、BMC生產線5條、拉擠工藝生產線100條,噴射機260臺、RTM70臺、連續制板機組3條,機械化年生產能力達25萬t。從生產工藝來看,盡管引進了不少先進技術設備,但利用率不高,所有制品仍有80%是手糊成型,僅有20%由纏繞、拉擠、SMC及RTM等設備成型,因此玻璃鋼工業的生產潛力很大。
國內復合材料借助玻璃鋼成型技術正逐步實現由手糊到機械化自動化的轉變,但總的水平與國外先進技術還有一定距離,同時,隨著生活水平的不斷提高,對玻璃鋼制品的外觀要求越來越高,所以對玻璃鋼制品的著色就成了發展過程中的另一個重點。
對基體樹脂不飽和聚酯的著色主要有2種方法,一種是用彩色膠衣,將成品色漿添加到膠衣樹脂中制成彩色膠衣,再通過使用這種彩色膠衣在模具上先涂上薄薄一層,然后再繼續后面的工序,達到對玻璃鋼制品表面進行著色的目的,比如游艇,汽車上的一些配件,安全帽等等;另一種方法則是直接采用色漿,直接將色漿添加到不飽和聚酯樹脂中,添加固化劑、促進劑后直接固化,比如紐扣、大理石制品、工藝品等。采用膠衣樹脂的好處是光澤好,同時由于不同的膠衣樹脂擁有一些特殊的耐性如耐候性,耐水性等非常好,對玻璃鋼制品有非常好的保護作用。直接使用色漿則工藝比較簡單,但性能方面比使用膠衣樹脂有差距。
江蘇是生產玻璃鋼用樹脂的大省。彩色膠衣獨樹一幟,2003年全省全年總量在4500 t左右,比上年增長24%。阿什蘭聚酯(昆山)有限公司繼續,達2200t,其次是天馬、晉偉、帝斯曼等,國內汽車業和造船業的需求擴大拉動打磨膠衣和船用彩膠的增長。
目前國內使用的色漿主要是以飽和聚酯為載體的色漿,因為飽和聚酯的儲存穩定性好,放置半年以上沒有問題,給廠家的應用帶來方便,但是因為飽和聚酯不含雙鍵,不會參與與過氧化物的交聯,添加量稍大會給玻璃鋼制品表面帶來發軟,硬度不好等缺陷,影響制品的成品性能。而如果使用不飽和聚酯來作為載體,則儲存穩定性得不到保證,一般3個月內需要使用完,否則會出現凝膠,影響使用。
針對這種情況,Degussa.公司研發了用不飽和聚酯作為載體的商品牌號為Polytrend 850系列色漿,該色漿的大優點就是雖然使用的是不飽和聚酯樹脂為載體,但使用了特殊手段,在不影響使用的同時,保證了色漿的儲存穩定性,一般儲存2年以上沒有使用問題。該系列色漿的添加量一般推薦加量為5%,大可以達到12.5%(重量比),不會影響到制品的性能。有人擔心該系列色漿儲存穩定性如此好,是否加入了過多的阻聚劑等,這樣會影響到凝膠時間,對此,做了一下測試,針對間苯型膠衣樹脂,23℃下,凝膠時間為3min40s左右,與使用飽和聚酯類色漿凝膠時間基本一致,不影響使用,不需要更改原來的工藝條件。
該系列色漿另一優點是可以用于機器調色,有相應的配套色卡,共計180種顏色。Polytrend 850也可以根據客戶提供的色卡來做,提供整套配方。
目前國內的不飽和聚酯類工藝品幾乎100%用于出口,大量的玻璃鋼制品出口比例也在上升,作為Degussa色漿在國內的代理,誠摯希望在把我們的玻璃鋼做得更加出“色”,提高玻璃鋼制品檔次,給廣大玻璃鋼制品廠家帶來更多的增值服務。










































