高强度玻璃纤维模压料的制备及成型工艺.doc

高强度玻璃纤维模压料的制备及成型工艺 十几年来，我国模压玻璃钢发展的一个重要方面，就是高强度或耐热、防腐蚀等特种类型玻璃铜制品的制造和应用。在这类玻璃钢模压制品中，玻璃纤维的重量含量可高达60％以上，而且多采用酚醛(或改性)型，环氧型，环氧—酚醛型粘结剂。与前几种模压工艺相比，在成型工艺过程中，所需的成型温度较高(一般为160—170℃)，成型压力大(一般所需的单位压力在200—300公斤／厘米2的范围内，上限值可达500公斤／厘米2，下限值至少也需100公斤／厘米2左右)。玻璃纤维的长度，随制造方法的不同，可按制品的性能要求、结构和尺寸而定。对于短纤维模压料，纤维的短切长度一般为30—50毫米，最少也不小于15毫米。树脂系统多为单组分(如酚醛型)或双组分(如环氧型)。一般很少加入粉状填料。在个别情况下，也可加入某种色料(如油熔黑等)。 制造高强度等特殊要求的玻璃钢漠压制品，可采用多种工艺过程。按增强材料的物理形态或其在工艺过程中的铺设方法，可大致分以下七种类型。 短切纤维模压料的模压成型系将经预混或预浸的玻璃纤维短叨模压料，；放入金属对模中成型玻璃钢制品的一种方法。这种方法简便易行，尤其适用于制造结构比较复杂的中、小型制品，共应用范围最广泛。 定向铺设模压成型系将经预浸之玻璃纤维制品，按制品的使用受力状态进行定向铺设，然后将定向铺设的料坯放在金属模；具内成型玻璃钢制品的一种方法。这种：工艺，尤其适用于单，向、双向应力型高受力的大型制品的制造。 毡料模压成型系将玻璃纤维预浸毡、剪裁成所需之形状，然后放入金属模具内成型玻璃钢制品的一种方法。用这种方法制成之短切玻璃纤维预浸毡，在压制操作时，使用方便，备料过程中纤维的强度损失较小，纤维在制品中的伸展性较好。模压料的制备适用于连续化大生产。因而应用也比较广泛。： 层叠模压成型是将浸过树脂的玻璃布(或其他织物)，按制品的尺寸和形状裁剪，并叠合到所需的层数，然后放入金属模具内成型玻璃钢制品的一种方法。这种方法较适用于大型薄壁制品或一些形状简单、要求特殊的制品。 缠绕模压成型系将浸过树脂的玻璃纤维或布(带)缠制在一定形状的模芯上，再在金属模具内进行升温加压成型玻璃钢制品的一种方法。这种方法适用于特殊形状之制品或管棒材的成型。 碎布料模压成型系将浸过树脂的玻璃布(或其它织物)的下脚料，剪切成尺寸较小的碎块，然后在金属模具内成型玻璃钢模制品的一种方法。这种方法仅适用于形状不太复杂和对性能仅有一般要求的玻璃钢制品。 多向织物模压成型系将浸过树脂的预先织成所需形状的双向或三向织物，放在金属模具内成型玻璃钢制品的一种方法。其中特别是三向织物模压成型，由于在Z向引进了增强纤维，而且纤维的配置也能根据受力情况进行合理的安排，因此显著地改善了一般增强塑料的性能，特别是层间性能及抗热振性。与一般的模压制品相比，它有更好的重复性和可靠性，是发展具有特殊性能(如三向应力型结构件和耐烧蚀件)模压玻璃钢制品的-—种有效途径。但这种工艺方法比较复杂、成本高、为实现高效率及降低劳动强度需采用复杂的机械化或自动化设备，因而，其应用领域将有严格的限制。 以上介绍的各种方法中，应用最广，发展最快的是短纤维模压料的模压成型法。因此，这种工艺方法是本章讨论的主要内。另外也介绍一种制备强受力什的定向铺设模压工艺。 短纤维模压制品在机械、运输，化工：、电器、军事工业等方面部获得了广泛的应用。图5—1列举了部分有代表性的各种结构、尺寸的模压制品。 短纤维摸压料的组成 短纤维模压料的基本组分是：树脂、短纤维增强材料和一些辅助材料。现分别讨论如下： 树脂 大部分热固性树脂如聚酯、酚醛、坏氧或它们的改性树脂等都可用于短纤维模压成型。但应用最普遍的是各种类型的酚醛树脂和环氧树脂。而且尤以前者为甚。因此，在以下的讨论中，也将主要涉及这种树脂类型。 作为模压用的树脂，应具有以下的基本条件，如要有良好的流动性、可快速固化(但对一些结构复杂、要求较高的大型制品，其固化速度要适当控制)、固化温度低、固化时副产物要少或无剐产物、工艺性好(如粘度易调节，与各种溶剂互溶性好，易脱模等)、并能满足模压制品特定的性能要求等。因而，对树脂的了解，就成为影响整个工艺过程的一种十分重要的因素。 酚醛树脂 酚醛树脂是一种最古老的合成树脂。它具有耐热性好、电绝缘、耐腐蚀、原料来源充足、价格低嚓等特点，因而尽管它在固化过程中有副产物、需高压成型、固化温度较高、机械强度稍差等缺点，仉仍有很强的通用性。 酚醛树脂由苯酚和甲醛按一定比例在酸性或碱性催化剂作用—F相互缩合而成。它分为热塑性和热固性两类，而用于制造模压玻璃钢的，多为热固性酚醛树脂。它在一定的温度下，即可变成不溶不熔状态。这一变化过程(即固化过程)可分为三个阶段： 第一阶段(甲阶)的树脂是线型结构的高分子化合物。称