【文章內(nèi)容簡介】 酯樹脂占玻璃纖維復(fù) 合材料用樹脂總量的 80%以上。 a. 不飽和聚酯樹脂定義 一般由不飽和二元酸和二元醇或者飽和二元酸不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應(yīng)是 190~220℃進行，直至達到預(yù)期的酸值（或粘度），在聚酯化縮反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹脂。 b. 不飽和聚酯樹脂分類 根據(jù)不飽和聚酯樹脂的結(jié)構(gòu)可分為鄰苯型、間苯型、對苯型、雙酚 A 型、乙烯基酯型等；根據(jù)其性能可分為通用型、防腐型、自熄型、耐熱型、低收縮型等；根據(jù)其主要用途可分為 玻璃鋼用樹脂與非玻璃鋼用樹脂兩大類。 c. 不飽和聚酯樹脂性能特點 ① 工藝性能優(yōu)良。這是不飽和聚酯樹脂最大的優(yōu)點?？梢栽谑覝叵鹿袒?，常壓下成型，工藝性能靈活，特別適合大型和現(xiàn)場制造玻璃鋼制品。 ② 固化后樹脂綜合性能好。力學性能指標略低于環(huán)氧樹脂，但優(yōu)于酚醛樹脂。耐腐蝕性、電性能和阻燃性可以通過選擇適當牌號的樹脂來滿足要求，樹脂顏色淺，可以制成透明制品。 ③ 品種多，適應(yīng)廣泛，價格較低。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 ④ 缺點是固化時收縮率較大，貯存期限短，含苯乙烯，有刺激性氣體，長期接觸對身體健康不利。 d. 不飽和聚酯樹脂的物理性質(zhì) 不飽和聚酯樹脂的相對密度 在 ~ 左右，固化時體積收縮率較大，固化樹脂的一些物理性質(zhì)如下： ① 耐熱性。絕大多數(shù)不飽和聚酯樹脂的熱變形溫度都在 50~60℃，一些耐熱性好的樹脂則可達 120℃。紅熱膨脹系數(shù)α 1 為（ 130~150） 106? ℃。 ② 力學性能。不飽和聚酯樹脂具有較高的拉伸、彎曲、壓縮等力學性能。 ③ 耐化學腐蝕性能。不飽和聚酯樹脂耐水、稀酸、稀堿的性能較好，耐有機溶劑的性能差，同時，樹脂的耐化學腐蝕性能隨其化學結(jié)構(gòu)和幾何開關(guān)的不同，可以有很大的差異。 ④ 介電性能。不飽和聚酯樹脂的介 電性能良好。 e. 不飽和聚酯樹脂的化學性質(zhì) 不飽和聚酯是具有多功能團的線型高分子化合物，在其骨架主鏈上具有聚酯鏈鍵和不飽和雙鍵，而在大分子鏈兩端各帶有羧基和羥基。 主鏈上的雙鍵可以和乙烯基單體發(fā)生共聚交聯(lián)反應(yīng)，使不飽和聚酯樹脂從可溶、可熔狀態(tài)轉(zhuǎn)變成不溶、不熔狀態(tài)。 主鏈上的酯鍵可以發(fā)生水解反應(yīng)，酸或堿可以加速該反應(yīng)。若與苯乙烯共聚交聯(lián)后，則可以大大地降低水解反應(yīng)的發(fā)生。 在酸性介質(zhì)中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介質(zhì)的侵蝕；在堿性介質(zhì)中，由于形成了共振穩(wěn)定的羧酸根陰離子，水解成為不可逆的，所以聚酯 耐堿性差。 聚酯鏈末端上的羧基可以和堿土金屬氧化物或氫氧化物（ MgO、 CaO 等）反應(yīng)，使不飽和聚酯分子鏈擴展，最終有可能形成絡(luò)合物。分子鏈擴展可使起始粘度為 ~ s 粘性液體狀樹脂，在短時間內(nèi)粘度劇增至 103Pa s 以上，直至成為不能流動的、不粘手的類似凝膠狀物。樹脂處于這一狀態(tài)時并未交聯(lián)，在合適的溶劑中仍可溶解，加熱時有良好的流動性。 Ⅱ環(huán)氧樹脂 a. 環(huán)氧樹脂定義 環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧集團的有機高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含 有活潑 的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 物。 b. 環(huán)氧樹脂分類 環(huán)氧樹脂的品種很多，根據(jù)它們的分子結(jié)構(gòu)，大體上可以分為 5 大類： ① 縮水甘油醚類 ② 縮水甘油酯類 ③ 縮水甘油胺類 ④ 線形脂肪族類 ⑤ 脂環(huán)族類 c. 環(huán)氧樹脂的性能和特性 ① 形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應(yīng)各種應(yīng)用對形式提出的要求，其范圍可以從極低的黏度到高熔點固體。 ② 固化方便。選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹 脂體系幾乎可以在 0~180℃溫度范圍內(nèi)固化。 ③ 黏附力強。環(huán)氧樹脂中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對各種物質(zhì)具有很高的黏附力。環(huán)氧樹脂固化時收縮率低也有助于形成一種強韌的、內(nèi)應(yīng)力較小的黏合鍵。由于固化反應(yīng)沒有揮發(fā)性副產(chǎn)物放出，所以在成型時不需要高壓或除去揮發(fā)性副產(chǎn)物所耗費的時間，這就更進一步提高環(huán)氧樹脂體系的黏結(jié)強度。 ④ 收縮率低。環(huán)氧樹脂不同于別的熱固性聚合物，它的固化過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物，且在液態(tài)時就有高度締合，固化是通過直接加成進行的，故收縮率小。對于一個未改性的體系來說，其收縮率小于 2%，而一般酚醛和聚酯樹脂的固化則產(chǎn)生相當大的收縮。 ⑤ 力學性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系具有良好的力學性能。 ⑥ 電性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系在寬廣的頻率和溫度范圍內(nèi)具有良好的電性能，它們是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。 ⑦ 化學穩(wěn)定性能。固化后的環(huán)氧樹脂具有很大的化學穩(wěn)定性，在固化的環(huán)氧體系中，苯環(huán)和脂肪羥基實際上不易受堿的侵 蝕，而且極耐酸。 ⑧ 尺寸穩(wěn)定性。上述許多性能的綜合，使固化環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。 ⑨ 耐霉菌。固化環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。 [5] 2） 輔助劑 為了改進樹脂的工藝性能，固化后制品的性能，或者為了降低成本，需要在 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 基體配方中加入適當?shù)妮o助劑，常用的輔助劑有以下幾種。 Ⅰ固化劑、引發(fā)劑與促進劑。 環(huán)氧樹脂本身是熱塑性線性結(jié)構(gòu)，必須用固化劑使它交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子，成為不熔的固化產(chǎn)物。不飽和聚酯樹脂的固化在加熱條件下采用引發(fā)劑，或者在室溫條件下使用引發(fā)劑和促進劑固化的辦法來進行 。 Ⅱ稀釋劑。 室溫下黏度是基體的一項重要工藝性指標，為了降低樹脂黏度以符合工藝要求，需在樹脂中加入一定量的稀釋劑，稀釋劑一般分為非活性和活性兩大類。 非活性稀釋劑不參與樹脂的固化反應(yīng)，通常在浸膠后都要經(jīng)過烘干過程，將大部分稀釋劑除去。常用的非活性稀釋劑有丙酮、乙醇、甲苯和苯等，用量一般為樹脂質(zhì)量的 10%~60%。許多酚醛和環(huán)氧樹脂黏度較大，常需要加入非活性稀釋劑。 當基體樹脂不允許加入揮發(fā)性物質(zhì)時，為了降低黏度，可加活性稀釋劑，它參加樹脂的固化反應(yīng)，成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的組成部分，它的選擇和用量取決于稀釋劑的結(jié)構(gòu) 和樹脂類型。 不飽和聚酯樹脂的交聯(lián)劑（如苯乙烯、乙烯衍生物等）的用量可以調(diào)整樹脂的黏度，因此，這類樹脂的交聯(lián)劑可以起活性稀釋劑作用，一般不另加稀釋劑。環(huán)氧樹脂中加入單環(huán)氧基或多環(huán)氧基低黏度化合物，可以起活性稀釋劑作用。 Ⅲ增韌劑、增塑劑。 為了降低固化后樹脂的脆性，提高沖擊強度而加入的組分叫增韌劑或增塑劑。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯（如二丁酯、二辛酯）、磷酸酯等，它們不參與固化反應(yīng)，只起降低交聯(lián)密度導(dǎo)致剛性下降的作用，同時又導(dǎo)致強度和耐熱性下降。增韌劑多為線形聚合物，帶有活性基團，直接參加固化反應(yīng)，如在環(huán)氧 樹脂中加入聚酰胺、聚硫橡膠、羧基丁腈橡膠和聚酯等，在酚醛樹脂中加入丁腈橡膠等。增韌劑在不降低樹脂的強度情況下提高韌性，有的還可以不降低樹脂的耐熱性。 Ⅳ觸變劑。 在手糊成型工藝中，糊制大型制品時，特別是垂直面，常發(fā)生樹脂下流現(xiàn)象，影響制品的質(zhì)量。為了消除這一弊病，常在樹脂中加入一定量的觸變劑，它能提高基體在靜止狀態(tài)下的黏度，在外力作用下，如攪拌時，變成流動性液體，因而適用于涂刷大型制件，尤其在垂直面上使用。常用的觸變劑有活性二氧化硅（白炭黑），加入量一般為 1%~3%，在手糊工藝中用的膠衣樹脂中，一般都加有觸 變劑。 Ⅴ填料。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 樹脂中加入一定量的填料，能改變其性能、降低成本，如樹脂中加入一定量的填料能增加樹脂的黏度，改變其流動特性，降低樹脂固化時的收縮以及增加表面硬度等。 Ⅵ顏料。 為了制造彩色的復(fù)合材料制品，必須在樹脂中加入一定量的顏料或染料。常用顏料的用量為樹脂的 %~5%。對于所使用顏料應(yīng)滿足下列要求： ，有耐熱性和耐光性； ，不妨礙樹脂的固化； 的性能； ，價格低廉。 （ 2）增強材料 復(fù)合材料組分之一是增強材料或增強劑，其主要功能是顯著提高基體材料的機械性能，即賦予復(fù)合材料的高強度和高模量等力學性能。 1）手糊成型的增強材料要求易被樹脂浸潤，并有一定的可變性能，主要有以下幾種形式。 Ⅰ無捻粗紗布即方格布是手糊成型的主要增強材料。它變形性好、易被樹脂浸透，增厚效率高，能提高玻璃鋼的抗沖擊能力，易排除氣泡。廠家多，貨源足，規(guī)格品種齊全，厚度 ~，價格低。 Ⅱ加捻布。有平紋布、斜紋布、緞紋布，和單向布等，厚度有 、 、~，表面一般含蠟。用加捻布制作的玻璃鋼，表面平整、氣密性好，但價格貴，不易浸透樹脂，增厚效果差 。 Ⅲ玻璃布帶。用于加強型材和特殊部位。 Ⅳ短切氈。短切氈分無堿玻纖短切氈和中堿玻纖短切氈兩種。短切氈對樹脂浸透性最好，氣泡容易排除，變形性好，施工方便，制品的含膠量高（ 60%~80%），所以防滲效果好，在防水制品、耐腐蝕制品中作為防滲漏層被大量采用。 Ⅴ短切纖維。用于填充死角。 Ⅵ表面氈。表面氈用于表面富樹脂層。表面氈是用直徑 10~20μ m 的單絲隨機交替鋪成，很薄。 2)增強材料的種類： Ⅰ玻璃纖維 玻璃纖維是用熔融玻璃制成的極細的纖維，具有不燃、耐高溫、電絕緣、拉伸強度高、化學穩(wěn)定性好 等優(yōu)良性能。 玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料。成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝最后形成各類產(chǎn)品。玻璃纖維單絲的直徑從幾個微米到二十幾個微米，相當于一根頭發(fā)絲的 1/20~1/5，每束纖維原絲都有數(shù)百根甚至上千根單絲組成，通常作為復(fù)合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。 ①按化學組成分：有堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、低堿玻璃纖維、微堿玻 璃纖維。 ②按纖維使用特性分：普通玻璃纖維、電工用玻璃纖維、高強型玻璃纖維、高模量型玻璃纖維、耐化學藥品玻璃纖維、耐堿玻璃纖維、低