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酚醛树脂及其复材成型的应用(六)

时间:2008-08-23 02:04:04 来源:地坪漆网 作者:聪聪编辑 点击:
  高温固化酚醛树脂的固化及高黏度,是酚醛树脂复合材料成型工艺应注意的问题,业界对此颇多研究,   (3)高温固化酚醛树脂的固化及高黏度问题   为避免酸催化酚醛树脂对模具的腐蚀问题,有人曾对高温固化酚醛树脂用于拉挤工艺做过试验。些酚醛树脂,在130~150℃温度下就能很快地固化。例如砂纸用的树脂层,在130℃温度下经过5~6min即可固化。因而拉挤成型工艺采用高温固化的酚醛树脂完全是有可能的。通常,高温固化酚醛树脂的黏度较高,约为4~6pa•。若为改善制品表面质量需加入填料,黏度还会增大,这将会对拉挤工艺带来不利的影响。这种情况是拉挤成型工艺所不希望的。为此有人企图寻找各种不同的单体,以改变酚醛的化学组分结构。其中较为成功的例子,就是使用间苯二酚,既加快了固化速度又不至于增加酚醛树脂的黏度和脱水量。  化学公司和Plenco公司采用间苯二酚催化技术,这种方法已被美国的一些公司所采用,例如Creative拉挤公司。酚醛树脂拉挤成型时,必须有足够长的模具,较高的成型温度,并且最好直接往模具内注入树脂,而不是往胶液槽体内注入树脂。美国INDEC公司开发的拉挤用酚醛树脂2074A/2026B,已经申请了专利,用其制作的玻璃钢产品,J.V.Gauchfl等人研究了酚醛拉挤工艺参数对拉挤制品质量的影响。  把经过配制混合的树脂,在成型模的前端位置上,在压力的作用下注射入模。这是1种新的拉挤工艺形式,不但省去了树脂浸胶槽,而且增强材料入模前保持为干燥状态。这种工艺方法也称为“注射拉挤工艺”(IP)。这种注射拉挤工艺方法有以下优点:一是树脂组分配料较为准确,可利用计量泵连续计量,以避免手工混合带来的误差;二是树脂浸渍槽由开放形式变成了全封闭形式,大大降低了树脂溅散的可能性,从而改善了拉挤工艺的工作环境。  如上所述酚醛拉挤工艺还存在着不少的技术问题,另外酚醛拉挤制品还不十分完美。目前还在寻找可在模腔内加速固化过程,但对模具钢材不会产生腐蚀作用的催化剂。最理想的是在室温下活性很低(甚至无活性)的催化剂,这样就可以延长酚醛树脂在胶槽中的贮存时间。实际使用时先把催化剂加入到胶槽内,而后在拉挤模的高温条件下经过水解或其他反应分解,产生出反应所需的自由酸。除此以外,经过试验,一些室温下不溶的,或者难溶的,但在拉挤模腔高温条件下,溶解度和活性都变得很强的弱碱,是非常适合用作为酚醛拉挤工艺的催化剂。  另外有些生产厂商还经常对不锈钢模具的内表面,进行必要的硬度处理,以达到具有高光洁表面和耐磨损性的要求。使用拉挤脱模剂,也可有效地减少酸性对拉挤模具的侵蚀作用。北京玻钢院复合材料有限公司开发的采用间苯二酚的非酸固化拉挤专用酚醛体系已经通过了工艺试验,关于界面性能、固化制度、模具设计等方面的研究还在进行中。为了克服酚醛树脂固有的缺陷,进一步提高酚醛树脂的性能,满足高新技术发展的需要,人们对酚醛树脂进行了大量的研究,改进酚醛树腊的韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。近年来国内相继开发出一系列新型酚醛树脂,如硼改性酚醛树脂、烯炔基改性酚醛树脂、氰酸酯化酚醛树脂和开环聚合型酚醛树脂等。可以用于SMC/BMC、RTM、拉挤、喷射、手糊等复合材料成型工艺。  3、SMC/BMC模压成型工艺   SMC/BMC模压工艺是将一定量的SMC/BMC模压料放人金属对模中,在一定温度和压力下成型制品的1种方法。最早开发的SMC产品是UP-SMC(即不饱和聚酯片状模塑料),现在PF-SMC(即酚醛片状模塑料)作为1种玻璃纤维增强材料已经被国外广泛应用于宇航、建筑和运输等领域。PF-SMC的制备方法是将酚醛树脂糊在浸渍机上浸渍无序短切玻璃纤维(一般玻璃纤维长度为1.5~50mm,用量为酚醛树脂糊质量的20~50%),用易剥离的聚乙烯薄膜为隔膜进行连续生产,其生产工艺与UP-SMC相同,生产出的PF-SMC需要在30~70℃的恒温内经过24~100h的熟化处理。  PF-SMC固化物的力学性能与UP-SMC的相比,室温下大体相同但是高温下,PF-SMC固化物具有更优异的力学性能,它在150℃下热老化100h,其拉伸强度和弯曲强度不发生任何变化,在200℃时,弯曲强度的保持率为73%,弯曲模量的保持率为77%,而UP-SMC固化物的弯曲强度和弯曲模量的保持率却只有29%和43%。北京玻钢院复合材料有限公司“八五”期间就成功开发了酚醛树脂SMC整套工艺技术和制品,包括专用树脂、增稠体系、片材组分、模压工艺等。  4、其他成型工艺   酚醛复合材料还有连续层压成型工艺、纤维缠绕成型工艺、预浸渍模压工艺、低压模压成型工艺、手糊成型工艺、喷涂成型工艺等成型方法。手糊工艺是国外最常用的酚醛玻璃钢生产工艺之一。通常采用酸固化型酚醛树脂,其催化剂用量约为5~8%,黏度约为600~700mpa·s。加入催化剂通常能降低树脂的黏度,固化时间约为10~30min,比聚酯树脂的还要短一些。实践证明只要经过认真涂敷,可以制得尺寸比较大的酚醛玻璃钢制品。涂敷好的制品件,应在适当的温度下进行固化。由于短切原丝毡的某些偶联剂,不能溶于酚醛树脂,因此并不是所有适用于聚酯树脂的玻璃纤维,都能适用于酚醛树脂。手糊成型法生产的酚醛玻璃钢制件尺寸可以很大,例如英吉利海峡隧道列车的司机室,每个达240kg。常熟在这方面的开发应用处于国内领先地位。  另外,国外喷涂酚醛树脂在汽车防热板方面的应用量也很大。许多生产厂商经常采用与手糊工艺相近的中等黏度酚醛树脂,但混合有较强的催化剂,以加快其成型速度,减少成型时间。在喷涂酚醛树脂时,必须对喷涂聚酯的机器稍加改进,且不能使用外部混合喷枪,并要求催化剂泵输送的催化剂体积,达到树脂体积的10%左右,其喷涂部件必须能够耐化学品的腐蚀。当前Jaguar公司所用的防热板,都是由ScanduraSealtex公司,采用这种喷涂沉积工艺方法所制成。  四、结语   近年来随着对酚醛树脂需求的不断增加,在研发上的投入不断增大,新的树脂品种、新的成型工艺、新的合成技术不断出现,对于酚醛发泡、酚醛蜂窝、酚醛复合材料回收等的研究都取得了很大进展。有理由相信酚醛树脂及其复合材料将在许多领域发挥其更大的作用,酚醛树脂这一古老的产品必将重新焕发青春。
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