《总复习新11.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《总复习新11.doc（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 第二章 手糊成型工艺及设备手糊成型概述又称接触成型，使用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型，室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模成制品的工艺方法。工艺流程准备模具、涂脱模剂，树脂胶液配置和准备增强材料手糊作业成型固化脱模后处理检验手糊成型工艺的优点： 不受尺寸、形状的限制；设备简单、投资少； 工艺简单； 可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； 产品树脂含量高，耐腐蚀性能好手糊成型工艺的缺点：生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；产品性能稳定性差；产品力学性能较低。（一） 原材料的选择 选用的原材料必须满足3点要求 1）产品设计的性能要求 2）手糊成型工艺要求 3）价格便宜
2、、材料容易取得聚合物基体的选择 选用原则： （1）能在室温下凝胶、固化，并在固化过程中无低分子物产生，主要是基于手糊成型的成型温度比较低，室温或稍加热。（2）能配制成粘度适当的胶液；（3）无毒或低毒，主要是劳动卫生和环境卫生方面考虑；（4）价格便宜，从成本方面考虑。1不饱和聚酯树脂 （重要）（1）基本介绍不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键，是由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而形成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。不饱和聚酯树脂：聚酯化缩聚反应是在190220进行,直至达到预期的酸值(或粘度)，在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘
3、稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂 性能特点工艺性能优良。这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。固化后树脂综合性能好。力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂。耐腐蚀性，电性能和阻燃性可以通过选择适当牌号的树脂来满足要求，树脂颜色浅，可以制成透明制品。品种多，适应广泛，价格较低。缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短，含苯乙烯，有刺激性气体，长期接触对身体健康不利。 物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.111.20左右，固化时体积收缩率较大，固化树脂的一些物理性质如下：耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都
4、在5060，一些耐热性好的树脂则可达120。红热膨胀系数1为（130150）10-6。力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。 化学性质不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱
5、可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。（2）不饱和聚酯树脂的原料 不饱和二元酸 常用的有顺丁烯二酸（简称顺酸）或顺丁烯二酸酐（简称顺酐）和反-丁烯二酸（简称反酸）。 它在聚酯分子中，除提供羧基生成酯键，使分子链增大以外，最重要的贡献是提供不饱和度，使聚酯分子具有与活性单体发生共聚合的能力，反酸合成的聚酯比由顺酸合成的聚酯更具有线性特征，软化点高，结晶性强，耐腐蚀性强。 同一种不饱和二元酸，由于与饱和二元酸的摩尔
6、配比不同，生成反应火星不同的聚酯，通常可分成三类：高反应活性树脂（饱和二元酸/不饱和二元酸1）、中反应活性树脂（饱和二元酸/不饱和二元酸=1）和低反应活性树脂（饱和二元酸/不饱和二元酸1）。 饱和二元酸 常用的是苯二甲酸的三个同分异构体：邻位、间位和对位。由邻位苯二甲酸构成的树脂通常称为邻苯型聚酯；间位苯二甲酸构成的树脂称为间苯型聚酯；对位则称为对苯型聚酯。间苯型聚酯的强度、耐水、耐热和耐化学性能比邻苯型聚酯好。对苯型聚酯岁也有优良的性能，但缩聚反应较难，所以我们很少用。 二元醇 二元醇类按结构可分为直链类，支链类，醚类二元醇有一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、新戊二醇。新戊二醇是对称结构的醇，含有
7、两个甲基，可称为2，2-二甲基丙二醇，可使树脂的耐水性、耐碱性提高，使树脂对水解稳定，常用语高性能胶衣中，在耐化学树脂中也有采用。 阻聚剂 现在生产的不饱和聚酯树脂一般加入的阻聚剂有对苯二酚、叔丁基邻苯二酚和环烷酸铜等。 其他助剂 这类助剂的加入富裕树脂一定性能，不是所有的树脂都要添加，而是根据需要。 a. 石蜡 玻璃钢成型后表面树脂由于空气中的氧气或潮湿空气中的水分的阻聚作用导致发黏，添加石蜡浮于表面隔绝氧气或水分使树脂正常固化。 b. 促变剂 促变剂会使树脂流动性变小，适合于垂直面玻璃钢成型或减缓树脂内的填料沉降。常用的促变剂是活性二氧化硅。c. 预促进剂 在生产厂内预先在树脂内添加促进剂
8、，定义为预促进不饱和聚酯。（3）不饱和聚酯树脂的制法 不饱和聚酯树脂的生产科分为以下三个步骤。 缩聚反应 目前很多工厂都采用熔融缩聚法，以酸和醇直接混合熔融后，产生缩聚反应，除加入原料外不需加入其他成分。 稀释 缩聚反应完成后，反应液冷却到约120，诸如方有苯乙烯的稀释釜中，稀释为固含量一定的不饱和聚酯树脂。 调整 将稀释后的树脂液放入调整槽内，根据需要同时加入促变剂，搅拌均匀（非一般性搅拌），再加入所需助剂，搅拌均匀，取样检测黏度、促变度和凝胶时间，视测试结果，再来调整黏度及凝胶时间直至达到规格规定的范围。（4）不饱和聚酯树脂的固化特征 不饱和聚酯树脂的固化过程可分为三个阶段： 凝胶阶段。是
9、指从粘流态到失去流动性形成凝胶冻状阶段。这一阶段大约需要几分钟到几十分钟。 硬化阶段。从凝胶到具有一定硬度和固定形状的阶段。这一阶段大约需要几十分钟到几小时。 熟化阶段。从硬化阶段到制品达到要求硬度，具有稳定的化学和物理性能而可使用的阶段。几天到几十天时间。（5）不饱和聚酯树脂的固化反应 不饱和聚酯树脂的固化交联反应为自由基共聚反应，与缩聚反应不同，具有自身的一些特点： 缩聚反应时逐步反应，反应可以控制。自由基共聚反应一旦引发，分子质量便会急剧增加，很快形成高聚物； 缩聚反应是可逆反应，自由基共聚反应是不可逆反应，一旦链引发，反应会自动进行到底，直至生成三维交联的体型结构； 不饱和聚酯树脂自由
10、基共聚反应，具有链引发、链增长及链终止三种自由基反应的特点。不饱和聚酯树脂被引发后会有下列四种反应： 苯乙烯自由基与苯乙烯反应； 苯乙烯自由基与聚酯反应； 聚酯自由基与苯乙烯反应； 聚酯自由基与聚酯反应；4种反应中，a、d属于均聚反应，形成均聚物。b、c属于共聚反应，形成共聚物。主要取决于这两种单体的反应浓度和竞聚率大小。（6）不饱和聚酯树脂的固化原理 （a）链引发 (chain initiation) 不饱和聚酯树脂可用引发剂进行链引发。引发剂是容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键，在热或辐射能的作用下，沿弱键裂解成2个初级自由基，产生的初级自由基攻击不饱和聚酯形成单体自由基，从而引
11、发树脂固化，故引发剂又称固化剂。链引发由两步组成：初级自由基(primary radical)的形成单体自由基(monomer radical)的形成初级自由基的形成：引发剂的分解 特点：吸热反应(endothermal reaction)；Ed(引发剂分解活化能）高，约105-150KJ/mol；Rd(rate of reaction)小，kd： 10-4-10-6S-1单体自由基的形成：初级自由基与单体加成 特点：放热反应(exothermal reaction)；Ei低，约20-34KJ/mol；反应速率快。 引发剂种类主要是偶氮化合物、过氧化物（氢过氧化物、烷基过氧化物、酰基过氧化物等
12、）和氧化-还原体系。氧化-还原体系主要用于不饱和聚酯树脂的常温固化，具有引发活化能低、引发温度低、使用方便的特点。 引发剂的活性不饱和聚酯树脂固化过程中，引发反应是最关键的一步，控制着固化反应。这主要由引发剂的分解速率来决定。衡量分解速率的指标一般有以下几种： （i）表观活化能在一定条件下引发剂分解自由基所需的最低能量。活化能的大小可以用来表示引发剂的稳定性。活化能的值大，不易分解，较稳定。活化能的值小，容易分解产生自由基。过氧化物在还原剂存在下，活化能明显变小，原来要在高温下才能进行的反应，可以在较低温度下进行。 （ii） 半衰期：在一定温度下引发剂分解一半所需的时间或在一定时间内引发剂分解
13、一半所需的温度。时间长、温度高均表示引发剂分解反应活性低。有机过氧化物的半衰期越短，分解速率越大，其活性越强。在树脂中、高温固化时，引发剂的半衰期是1个十分重要的指标。 （iii）临界温度：指引发剂分解产生大量自由基时所需的最低温度。临界温度以下分解很慢，而达到临界温度以上分解很快，引发速度明显提高，固化反应明显放热。作为不饱和树脂引发剂的过氧化物，其临界温度大致都在60130范围，如低于60 ，在室温下就很不稳定，不易作聚酯的引发剂。 （iv）活性氧含量：指过氧化物总量中活性氧所占的质量分数。这一指标只用来评定过氧化物的质量，表示过氧化物纯度的高低和产生自由基数量的大小，不能用来比较引发剂的
14、活性。 引发剂的选择 固化选用什么样的引发剂，取决于使用要求。 （i）根据固化温度选择适当活化能和半衰期的引发剂，使自由基形成的速率适中，满足使用要求。 （ii）引发剂的用量对固化速度影响很大。量大了，放热快，易失控，且形成的固化物分子质量小，使力学性能变差。量太小，会造成固化不完全，甚至会永久的欠固化。引发剂用量一般为树脂量的1左右。对氧化-还原体系，因产生的自由基近一半用于聚合，另一半则还原成负离子或其他产物，故引发剂用量应为树脂量的2 。 （b）链增长 (chain propagation) 单体不断加合到新产生的游离基上的过程。与链引发相比，链增长所需的活化能要低得多。当不饱和聚酯和乙
15、烯基单体(如苯乙烯)中的双键引发后就进行着链增长反应，形成网络大分子。在这一过程中同样有4个增长反应进行竞争，影响着共聚物中2种单体链节的组成与排列。为获得均匀的交替共聚的交联网络，一般应使其中两单体的竞聚率r1和r2均小于1，从而使在链增长过程中具有良好的共聚倾向，可以形成均匀网络，最终使固化物获得合适的性能。 （c）链终止 (chain termination)不饱和聚酯树脂的链终止反应主要是双基终止，用苯乙烯作交联单体时，偶合终止是主要倾向。线型不饱和聚酯分子链上含有多个双键，可与苯乙烯发生共聚，当共聚反应达到一定程度时会形成三维网状结构，出现凝胶现象，此时常伴随着自动加速效应，使聚合速
16、率剧增，体系急剧放热，温度可升高至150-200，温度升高可进一步促进共聚反应，使网状结构更为紧密，同时紧密的结构也限制了单体的扩散运动速度，此时链自由基消耗殆尽，使聚合速度下降，聚合物链不再增长。但在不饱和聚酯树脂固化网络里仍然存在着长寿命自由基，在一段相当长的时间里可以继续进行反应 双分子反应： 链终止反应可分为：偶合终止和歧化终止两种方式。 偶合终止 偶合终止：两链自由基的独电子相互结合成共价键的终止反应 偶合终止的结果： 两个大分子链生成一个大分子大分子两端均为引发剂残基 歧化终止：某链自由基夺取另一自由基的氢原子或其他原子终止反应 歧化终止的结果： 两个大分子链生成两个两个大分子。
17、每个大分子只有一端为引发剂残基，另一端为饱和或不饱和（两者各半）。注意：链终止和链增长是一对竞争反应终止速率常数远大于增长速率常数，但由于体系中，M(monomer concentration)（1-10mol/l）M. (radical concentration)（10-7-10-9mol/l）Rp （增长总速率） Rt（终止总速率） 由此可得 引发、增长、終止是自由基聚合的三个基元反应，链引发速率是控制整个聚合速率的关键。（7）不饱和聚酯树脂交联固化反应活性 由于不饱和聚酯树脂结构的不同，其在性能上也有很大差异。反应活性高的树脂，其力学性能优良，耐热性也好。因此，反应活性的高低在一定程度
18、上反映了聚酯树脂性能的好坏。影响不饱和聚酯树脂反应活性的因素有以下几个方面。 （a）不同交联剂的影响 不饱和聚酯树脂的交联剂多为不饱和烯类化合物。交联剂的结构会大大影响交联剂的反应活性，一般说来有3个方面因素：共轭效应，电子效应，位阻效应。共轭程度高，单体的反应活性高，容易发生交联反应；单体的取代基吸电子性越强，其活性越大；取代基越多，反应活性越低。-甲基苯乙烯比苯乙烯的反应活性低的多，甲基丙烯酸的反应活性比丙烯酸的反应活性低。除此以外，交联单体结构会大大影响聚酯的性能如加工性、水溶性、光学性能、热性能、电性能等。 （b）苯乙烯交联剂用量的影响苯乙烯由于活性高、反应快、性能好、价格低，是不饱和
19、树脂应用最广的交联剂。其用量影响不饱和聚酯中双键的百分数。通常苯乙烯含量的提高，有利于聚酯双键反应百分率的提高。当苯乙烯与聚酯双键物质的量比在1.62.4时，树脂具有较高的双键反应百分率，即交联密度高，具有良好的综合性能。通过实验证实，2个不饱和聚酯分子链间单体苯乙烯的交联重复单元为13个。工业上不饱和聚酯树脂中的苯乙烯的质量分数一般在30-40之间。这一含量的确定是根据成型工艺的操作性能和树脂固化后的性能确定的。实践表明，这一含量基本上能在这两者间取得综合平衡性能，使固化树脂的网络结构较紧密。 （c）不饱和聚酯分子链申双键密度的影响不饱和聚酯树脂反应活性通常以其中所含不饱和二元酸占二元酸摩尔
20、分数来衡量。不饱和酸占70以上为高反应活性；3060为中反应活性；30以下为低反应活性。不饱和聚酯分子链中双键含量越高，聚酯树脂的反应活性越高，达到完全固化的时间越短。高反应活性的聚酯与苯乙烯交联密度高，提高了热变形温度。低反应活性的聚酯与苯乙烯交链密度低，体积收缩率低，适用于浇铸制品。 （d）不饱和聚酯中双键顺、反结构的影响不饱和聚酯中双键的顺、反结构，其反应活性不同。通常反式比顺式反应活性高，如富马酸酯与乙烯基单体反应要比马来酸酯与乙烯基单体的反应快40倍。顺式双键在一定条件下可以转化为反式双键。如在较高温度和较长时间条件下，转化率较高。又如聚酯结构中有仲醇，其顺式向反式的转化率也高。 （
21、8）辅助剂 不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。 （a）交联剂要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物。常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。 苯乙烯的优缺点：优点：粘度低；与树脂有良好的共混性，能很好的溶解引发剂、促进剂；苯乙烯双键活泼，易于进行共聚反应；价格便宜，材料来源广。缺点：沸点较低（145），易挥发，有一定毒性，对人体有害。用量对性能的影响：苯乙烯用量过多：胶液稀，操作时易流胶；制品固化收缩率大
22、。苯乙烯用量过小：树脂胶液粘度大，不易使用；同时固化不完全，制品的软化温度低。用量一般在3040。 （b）引发剂引发剂可以产生自由基，引发树脂体系进行固化反应。引发剂一般为过氧化物，其通式为 ROOR。引发剂的主要类型有：氢过氧化物、酸过氧化物、酮过氧化物、酯过氧化物、二酰基过氧化物。 （c） 促进剂 实验表明，常用引发剂其临界温度均在60以上，说明单独使用有机过氧化物不能满足不饱和聚酯树脂室温固化的要求。 实践发现，在促进剂的存在下，有机过氧化物的“分解活化能”显著下降，可以使有机过氧化物的分解温度降到室温以下。 引发剂促进剂体系称为引发系统常用的引发剂促进剂体系有： 过氧化苯甲酰叔胺体系
23、过氧化环己酮环烷酸钴 （d）阻聚剂为了增加不饱和聚酯树脂的贮存稳定性，调节适用期，常在聚酯树脂中加入阻聚剂。（一般在树脂生产过程中就加入）最常用的阻聚剂有：对苯二酚、叔丁基对苯二酚、硝基苯、亚硫酸盐等需要说明的是空气中的O2和水分有明显的“阻聚”作用自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与O2的反应速度慢104倍，一般聚酯树脂制品固化时，表面应覆盖聚酯薄膜。若不用薄膜覆盖，也应使成型表面形成与空气隔离的物质如蜡类，否则自由基与周围空气中的O2 、H2O反应，耗去大部分自由基，造成表面固化不完全而发粘。 （8）不饱和聚酯树脂的常用配方 A. 热固化配方 （不用促进剂） B. 冷固化配方2环氧树脂 （1
24、）环氧树脂的性能及其特点 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，他们的相对分子质量都不高。 由于分子中含有活泼的环氧基团，使它们可以与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三维网状结构的高聚物。 在树脂基复合材料中，用量仅次于不饱和树脂.其综合性能明显优于不饱和树脂。在受力构件、耐碱、电性能要求较高的场合一般使用环氧树脂。 主要类型 1）“双酚A型环氧树脂” ,又称“E”型环氧树脂； 2）“脂环族环氧树脂”。 环氧树脂优点：粘结力强（其固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有突出的粘附力）；固化收缩小（固化反应中没有水或其它挥发性副产物生成）
25、；电绝缘性、耐化学腐蚀性好；固化物力学性能好；保存周期长 环氧树脂缺点：价格较高；粘度大，不适合喷射成型；固化时间比UP长，达到完全固化必须热处理；固化剂毒性较大；（2） 环氧树脂的固化机理 注意：催化型的固化剂 只促进环氧树脂固化，固化剂本身不参与反应。 （a）伯胺类固化剂/环氧树脂的反应机理 第一步：伯胺与环氧基反应生成仲胺 第二步：仲胺与环氧基反应生成叔胺 若采用多元胺则可反应形成网状结构，使树脂固化。特别树脂分子链上有多个环氧基时，更容易形成网状结构。 常用的伯胺固化剂有： 乙二胺（挥发性强）、三乙烯四胺、间苯二甲胺等。 （b）叔胺类固化剂的固化机理（催化型） 如此不断反应生成网状大分
26、子 常用的叔胺固化剂有：三乙胺、苄基二甲胺等。 （c）其它类固化剂 主要有改性胺类固化剂、酸酐类固化剂等。 改性伯胺固化剂的优点是：提高固化剂的分子量，减少挥发性，降低毒性。使分子中带有羟基，提高了固化反应活性。 另外，伯酰胺-酸酐混合也常用做环氧树脂的固化剂，如聚酰胺固化剂，其具有显著的增韧作用。 （3）辅助剂 环氧树脂的辅助剂通常有： 稀释剂、增韧剂、填料、色料 （a）稀释剂 其作用是降低环氧树脂的粘度，提高流动性。 活性稀释剂： 降低树脂粘度的同时，参与固化反应的稀释剂。改善工艺性能的同时也改善材料的性能。 非活性稀释剂： 只起降低树脂粘度的作用，不参与固化反应的稀释剂。树脂固化时部分逸
27、出，部分残留在制品内。 常用活性稀释剂： 环氧丙烷丙稀醚、环氧丙烷丁基醚、酯环族环氧树脂、甘油环氧树脂等。 常用非活性稀释剂： 丙酮、甲乙酮、苯乙烯、环己酮、苯、甲苯、二甲苯等。非活性稀释剂的使用，可使制品收缩率增加，降低粘结力，用量一般控制在515以内。 （b）增韧剂 非活性增韧剂（增塑剂） 不带有活性基团，不参与固化反应。常用的有邻苯二甲酸二甲酯、二乙酯、二丁酯，磷酸三丁酯等，掺加量520。活性增韧剂： 参与固化反应。其增韧作用又称“内增塑”。常用的有聚酰胺（650，651），是一种多元胺，黄褐色粘稠液体（同时又是固化剂），用量是树脂的4580，不需要另加其他固化剂。固化条件是： 65时3
28、h； 室温时24h。 （c）填料 作用：降低成本；减少制品成型过程的收缩性，降低制品的热膨胀系数和制品的收缩率。 （d）色料 为使制品美观，在树脂中加入色料。 通常加入无机颜料的树脂糊，也有加有机颜料的，但是应保证有机颜料不参与反应，否则容易退色。颜料糊制备的目的是：使均匀分布，不产生颜料团。 3增强体的选择（1）增强材料的种类 （a） 玻璃纤维种类E玻璃纤维，无碱纤维，含碱0.8以下C玻璃纤维，中碱纤维，含碱8左右A玻璃纤维，有碱纤维，含碱1215S玻璃纤维，高强纤维，含碱0.3M高弹玻璃纤维L防辐射玻璃纤维 玻纤无捻粗纱：由无捻络纱机将拉丝得到的原纱平行并股卷成圆筒形。 短切纤维毡 ：将连
29、续玻纤经浸润剂集束后，按一定长度切断，无序分散成一定厚度，再用粘结剂合成毡状。 特点：成本低，使用方便，各向同性。 缺点：强度低。 无捻粗纱布：俗称方格布 特点：经纬强度均衡，冲击强度高，成型容易，与短切毡合用。 缺点：45方向强度低。 玻纤细布 平纹布、斜纹布、缎纹布 特点：变形量小，铺覆性好，曲率复杂制品 单向织物 单位宽度内经纱量远大于纬纱量。 特点：管道、贮罐，适用于某单向需要加强。 （b）其他纤维 碳纤维 具有强度高、模量高、和耐高温等优异性能。 聚芳酰胺纤维 是一种新型高强纤维，强度可以达到3.63109Pa，价格比碳纤维低，但是耐紫外线性能较差。 Kevlar纤维：特点：刚性模量
30、很大，密度低，强度高，热膨胀系数低，耐高温性能优良，韧性好，表面缺陷影响小，价格比碳纤维低 。 缺点：抗压强度低，日照芳环链会解链 （3）增强材料的表面处理 （a）表面处理的意义表面处理（包含界面处理），就是在玻璃纤维表面涂一层叫做“表面处理剂”的物质，使纤维与树脂能牢固地结合，以达到提高玻璃钢性能的目的。实验表明：玻璃纤维经表面处理剂处理后，可以改善玻璃纤维的耐磨、耐水、电绝缘等性能，对玻璃钢的强度，特别是湿态下的强度提高显著。 （b）纤维与树脂的界面 因为玻璃纤维很细，因此其比表面积很大。 玻璃纤维的表面 玻璃纤维的内部结构大多是SiO2网状结构，占50%以上，其他为金属氧化物混合结构。在
31、玻璃纤维表面上也是这样。 另外，玻纤表面存在微裂纹（机械加工、存放、热处理等造成的）。因此玻璃纤维的表面是： 金属氧化物混合物结构比较容易吸水，因此清洁的玻璃纤维表面，暴露在大气中，很快就会吸附一层水分子。此水分吸附到玻纤表面后具有明显的碱性，碱性水将与二氧化硅网状结构反应： 上述反应破坏了玻璃纤维的二氧化硅骨架，使强度下降。 如果上述反应发生在微裂纹处，水会促使微裂纹扩展，致使强度大幅度下降。 纤维与树脂的界面 在玻璃钢中，玻璃纤维与树脂之间形成了玻璃与树脂的结合界面。 树脂对水分的敏感性很大（水分起阻聚作用），而玻纤表面的水分恰恰就是在树脂纤维界面上，起阻聚作用，影响界面上的树脂固化。 已
32、经成型好的玻璃钢制品，若水浸入到玻璃纤维与树脂的界面上同样会对玻璃纤维起破坏作用。 表面处理剂的作用机理 表面处理剂的分子中一般都含有两种性质不同的基团。其中一部分基团（如硅烷基）能与无机物（比如玻璃，金属）表面上的MOH起化学反应形成化学键；另一部分基团能（如乙烯基）能与树脂起反应形成化学键。使无机物和树脂这两类性质差别很大的材料以化学键的形式“偶联”在一起，形成了一个牢固的整体。 表面处理剂又称为“偶联剂”。它能改性玻璃纤维的表面性质和复合材料的界面状态，加强界面结合，可以有效防止水分等有害介质的侵蚀。 偶联剂：是一种改善玻纤的表面性质，既能与玻纤起化学反应形成化学键结合，又能与树脂起化学
33、反应形成化学键结合的表面处理剂。它可以加强复合材料的界面结合，保护纤维，防止水分等有害介质的侵入；它可以改善复合材料的界面状态，有效传递应力，使多种材料间形成一个复合牢固的整体。 玻璃纤维的处理方法 后处理法：（对于“纺织型浸润剂”）第一步除去浸润剂，有两种方法。 a、洗涤法:在皂水或有机溶液中清洗，然后烘干。 b、热处理法：（250450） 1h。第二步用表面处理剂处理（要求产品质量较高时），处理步骤为: 浸渍水洗烘干。 前处理法：把表面处理剂就加入到“浸润剂”里（这种浸润剂称为增强型浸润剂），在拉丝时表面处理剂就被覆盖在了玻璃纤维上。这种纤维所制的布称为“前处理布”。 迁移法：把表面处理剂
34、加入到树脂胶液中，当玻璃纤维浸胶时，树脂会迁移到纤维与树脂的界面上。 迁移法需要热处理后使用。 第二次课手糊成型工艺流程： （二） 手糊成型模具与脱模剂 1模具的结构与材料 （1）结构 阳模：制品内表面尺寸准确，光滑。成型方便，便于通风。 阴模：制品外表面尺寸准确，光滑。阴模深操作不便、通风条件不好、卫生条件差。 对模：由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准确。不适合成型批量少及大型制品（模具、设备投资大）。 拼装模：一些形状复杂的产品，为了脱模方便，需要利用拼装模，即把模具分成几块进行拼装，脱模时可以分块进行，比较方便。 （2）材料 必须满足以下要求： 1）满足产品尺寸、精度、外观及
35、数量的要求； 2）有足够的强度与刚度，不易变形、损坏； 3）不受树脂及辅助材料的浸蚀，不影响树脂固化； 4）易脱模，使用周期长； 5）价格便宜，材料易得。 2手糊成型设计规则 （1）设计要点 根据制品的数量、确定模具材料与结构 刚度和强度 光洁度 拐角曲率半径应大于2mm 拔模斜度，一般为2 耐热性 造价 （2）模具设计程序 分析原始资料 选定原材料及制造方法 确定模具结构及脱模方法 编制模具制造工艺技术规程 绘制模具图纸 3玻璃钢高级模具 属于平整度高，光洁度高的高级模具。（1）玻璃钢高级模具的要求 1）具有足够的强度、刚度。 2）具有一定硬度（巴柯儿硬度40以上）、耐热性能承受 树脂固化放
36、热的收缩作用。 3）尺寸精确、无潜藏气孔，残留划痕度小于0.1m。 4）光泽度达到80-90光泽单位或者目测反光。（2） 材料选择 （a）胶衣树脂 应具有收缩率低、延伸率高、耐磨、耐热、硬度高等优良性能。 实践证明：采用环氧树脂加填料制作模具的胶衣比较合适,或者采用专用的胶衣树脂制作胶衣层。 为提高耐磨性可以在胶衣层可加入硬度高的填料，如瓷粉、石英粉、铸石粉、刚玉粉等。 （b）玻璃纤维表面毡和玻璃纤维短切毡 作用：A .增强胶衣，防止表面微裂纹； B .形成富树脂层以提高模具光洁度和耐腐蚀性能； C . 消除玻纤布在表面产生的痕迹。 （c）中碱无捻方格布 （d）不饱和聚酯树脂 （e）无机填料（
37、3） 制造工艺 （a）过渡母模的制造：材料：石膏或木材 （b）玻璃钢模具的翻制 胶衣层制作，涂刷3层，每层0.2-0.5mm，铺1-2层表面毡；一层短切毡，压实、浸透排除气泡。 铺无捻方格布。 （c）模具表面处理 A 粗磨。400#、500 # 、600#水砂纸依次水磨。 B 水砂精磨。1000#、1200#、1500#水砂纸依次研磨。 C 研磨抛光。将抛光剂涂上后，停留1-2min，用布轮抛光机逐段抛光并反复进行。 （d）表面质量检测 要求光泽度在90以上，用ss-82型光电光泽计检测。4脱模剂 脱模剂应具备的条件： 1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小； 2）成膜迅速、均匀、光滑；
38、3）使用简便、安全，价格便宜。（1）薄膜型脱模剂 最常用的有：聚酯薄膜、玻璃纸、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等。 其中聚酯薄膜应用最普遍，使用厚度一般为0.04 mm 、0.02 mm。 使用方法：铺在模具上，或用凡士林贴在模具上。 优点：脱模效果好，使用方便，材料易得。 缺点：薄膜的柔韧性、帖服性差，不能用于形状 复杂的制品。（2）混合溶液型脱模剂 （a）聚乙烯醇脱模剂的配制 在搅拌状态下，用水将聚乙烯醇加热溶解（水温约95），冷却到室温，往里滴加乙醇或丙酮（边加边搅拌）。 加入甘油可增加膜的柔韧性； 加入少量洗衣粉，可使成膜均匀； 加入少量蓝、红墨水可防止漏涂； 需要干燥快则适当多加乙醇或丙酮
39、。 （b）过氯乙烯脱模剂按比例将物料与溶剂混和搅拌，放入密闭容器中（不能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。 （c）聚苯乙烯溶液脱模剂 称量混合，搅拌均匀后，密封放置7天左右，若完全溶解，搅拌均匀即可使用。 缺点：甲苯有毒 优点：脱模容易，成模速度快（3） 蜡类、油酯类脱模剂（4）脱模剂复合使用 对大型制品或外型复杂的制品，多采用几种脱模剂复合使用，效果较好。（三）手糊成型工艺 1原材料准备 （1）胶液准备胶液的主要工艺指标是：胶液粘度；凝胶时间。 胶液粘度：表征流动特性，粘度控制在0.20.8Pa.s之间，一般用稀释剂调节 ，粘度过高不易涂刷和浸透增强材料，粘度过低，在树脂凝胶前发生胶液流失，
40、使制品出现缺陷。凝胶时间：指在一定温度条件下，树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流动性，变成软胶状态凝胶所需的时间。一般采用引发剂、促进剂用量调节。 凝胶过快来不及操作，制品交联太严重、收缩大、发脆。 凝胶过慢增加了生产周期，且易发生流胶。影响凝胶时间的主要因素： 引发剂、促进剂用量。引发剂、促进剂用量大，凝胶时间缩短； 胶液体积的影响。胶液体积越大，热量不易散失，凝结快； 环境温度、湿度的影响 气温越高，凝结越快 湿度越小，凝结越快 制品表面积影响 制品表面积大，凝结快。 小概念：引发剂作用（起固化剂作用）：控制反应速度，使树脂最终反应完全（一般为过氧化物）促进剂作用：促
41、使引发剂降低引发温度，在较低温度下分解产生大量游离基，加快反应速度，降低引发剂用量胶液配制方法：按配方比例将引发剂或促进剂的一种先与树脂搅拌均匀，再加入另一种搅匀；切忌同时加入。否则会产生剧烈反应，生成硬块。 （2）增强材料准备a. 纤维表面处理（热处理或化学处理）b. 使用前烘干处理；c. 按样板下料。下料注意以下几点： 布的方向性；拼缝应各层错开 ；对圆形制品，布的45方向变形能力好， 可沿此方向裁成布条糊制；注意经济使用 。 （3） 胶衣糊准备 （4）手糊制品厚度与层数的计算 层数计算：2糊制 铺层糊制 （1）手工铺层糊制分干法和湿法两种： 干法铺层 用预浸布为原料，先将预浸料(布)按样
42、板裁剪成坯料铺层时加热软化，然后再一层一层地紧贴在模具上并注意排除层间气泡，使密实。此法多用于热压罐和袋压成型。 湿法铺层 直接在棋具上将增强材料浸胶，一层一层地紧贴在模具上，排除气泡，使之密实。一般手糊工艺多用此法铺层 湿法铺层又分胶衣层糊制和结构层糊制 （a）胶衣层(表面层)制作 制品厚度一般为0.25- 0.5mm，可采用涂刷和喷涂施工。 胶衣层一般做两遍；第一遍凝胶后铺表面毡，再喷涂第二遍胶衣，要防止漏涂和不均匀。胶衣层作用是美化制品外观，提高防腐蚀能力。 影响胶衣喷涂的因素： 触变指数的影响 ；温度的影响 ；胶衣层中气泡的影响；苯乙烯含量的影响 ；水分影响（b）结构层糊制 结构层糊制
43、是在凝胶后的胶衣层上将增强材料浸放，一层一层紧贴在模具上，要求铺贴平整，不出现褶皱和悬空，用毛刷和压辊压平，直到铺层达到设计厚度。在铺第一、二层时，树脂含量要适当增多，以有利于排出气泡和浸透纤维织物。一般方格布的含胶量为50- 55，毡的含胶量为74- 75。 大型厚壁制品应分几次糊制待前一迭层基本固化，冷却到室温时，再糊下一边层，制品中埋设嵌件，必须在埋人前对铁件除锈、除油和烘干（2） 铺层接缝处理 （3） 铺层二次固化拼接 对于较厚的制品，由于树脂固化放热量大，易产生产品的变形与分层。应分两次铺层固化。一般7mm时，需分两次铺层固化。 铺层2次固化的拼接方法： 先按一定铺层锥度糊制各层，使其形成阶梯形，达到一定厚度后（不超过7mm），在阶梯上铺放一层“无胶平纹玻璃布”。固化后撕去该层玻璃布并保证拼接面的粗糙度和清洁。然后糊以下各层。 对于大表面制品糊完后应覆盖玻璃纸或薄膜，使与空气隔绝。 3固化 （1）不饱和聚酯树脂的固化 引发剂用量对产品性能的影响： 用量过大：反应速度过大，