一、纏繞復(fù)合材料用樹脂、纖維的規(guī)格要求
1. 樹脂
（1）不飽和聚酯樹脂：二元醇和二元酸（或酸酐）經(jīng)過縮合反應(yīng)而成的聚合物稱為聚酯樹脂，當(dāng)用的二元酸中含有不飽和酸時(shí)，就叫做不飽和聚酯樹脂。常用不飽和聚酯樹脂按其適應(yīng)性的不同可分為通用型、耐腐型、耐熱型、阻燃型以及低收縮型等。表7－3為不飽和聚酯的部分質(zhì)量指標(biāo)。
表7－3 不飽和聚酯質(zhì)量指標(biāo)
（2）環(huán)氧樹脂：環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個(gè)或多個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的樹脂的總稱，用于復(fù)合材料的品種大致有以下4類：二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂，即E型，或稱雙酚A型；酚醛多環(huán)氧樹脂，即F型；脂環(huán)族環(huán)氧樹脂；其他工業(yè)環(huán)氧樹脂。
環(huán)氧樹脂的優(yōu)點(diǎn)包括：粘接力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高；因固化時(shí)無小分子生成，因而密度大，固化時(shí)收縮率低，約2％；耐腐蝕良好；耐熱性較好；良好的電絕緣性；耐火性好，固化成型方便；能耐大多數(shù)霉菌。
環(huán)氧樹脂的缺點(diǎn)包括：價(jià)格較貴；樹脂粘度大（雙酚A型），室溫下多為高粘度液體或半固體，使用時(shí)要加稀釋劑，一般不能用于噴射成型；某些固化劑有毒（如脂肪胺類）；脆性較大，常需加入增塑劑。表7－4為E型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量指標(biāo)。
表7－4 E型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量指標(biāo)
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項(xiàng)目 |
E-44 |
E-42 |
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外觀 |
淡黃至棕黃色粘厚透明液體 |
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環(huán)氧值/（當(dāng)量/100g） |
0.41～0.47 |
0.38～0.453 |
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軟化點(diǎn)，℃ |
12～20 |
21～27 |
（3）酚醛樹脂：酚醛樹脂是最早的人工合成樹脂，是由苯酚加甲醛在催化劑存在下經(jīng)過縮合而成。酚醛樹脂原料豐富、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，按基本類型可分為熱塑性和熱固性兩種。
熱固性酚醛樹脂的特點(diǎn)為：加熱可以固化，酸或堿對(duì)固化反應(yīng)有促進(jìn)作用，如加入烏洛托品可增加交聯(lián)密度；固化時(shí)有小分子放出，因此，為防止產(chǎn)生氣泡，其玻璃鋼一般需要加壓成型。固化時(shí)體積收縮率大約為3％～5％，對(duì)玻璃纖維粘結(jié)力差，固化后的樹脂有良好的抗壓強(qiáng)度及介電性能，有良好的耐水性；有良好的耐化學(xué)性；耐燒蝕性能好。表7－5為酚醛樹脂質(zhì)量指標(biāo)。
表7－5 酚醛樹脂質(zhì)量指標(biāo)
（4）呋喃樹脂：呋喃樹脂是以糠醇或糠醛作為主要原料在酸性催化劑存在下經(jīng)過縮聚得到的含有呋喃環(huán)的一種樹脂。常見的有5個(gè)品種：糠醇樹脂、糠醛樹脂、糠酮樹脂、醇－糠醛樹脂、糠醛－苯酚樹脂。
呋喃樹脂雖有數(shù)種類型，但是都有共同性能：耐腐蝕，耐溫，與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合改性具有很好的特色。表7－6為呋喃樹脂部分質(zhì)量指標(biāo)。
表7－6 呋喃樹脂質(zhì)量指標(biāo)
2. 纖維
連續(xù)玻璃纖維紗是纏繞制品的主要承載材料，其制品的強(qiáng)度，主要取決于纖維的強(qiáng)度。纏繞制品對(duì)纖維的選用原則：具有較高的強(qiáng)度和彈性模量；對(duì)粘接劑有較好的浸潤(rùn)性；有良好的工藝性，在纏繞成型中不起毛、不斷頭，同一束玻璃纖維中各股之間的張緊程度要求均勻，具有良好的貯存穩(wěn)定性能。
在纏繞過程中，按其狀態(tài)可分為有捻纖維和無捻纖維。加捻的纖維對(duì)制品的性能都有一定影響，實(shí)驗(yàn)證明，加捻后的纏繞制品比無捻的纏繞制品其拉伸、彎曲強(qiáng)度均有所下降。因此無捻優(yōu)于有捻紗。所以纏繞玻璃鋼多用無捻紗。但從工藝性能來說，無捻紗較差，使用中易發(fā)生松散、起毛，張力控制困難，不利于成型。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的無捻粗紗單絲直徑一般為11～13μm，是由多膠原絲絡(luò)紗而成。每個(gè)紗筒直徑和高度一般為Φ250mm7250mm，卷袋質(zhì)量16～17kg或Φ300mm7250mm，20kg左右。
二、復(fù)合材料的質(zhì)量檢驗(yàn)及控制
對(duì)于纏繞成型復(fù)合材料制品，一般要注意以下幾方面的檢驗(yàn)。
1. 外觀檢查
（1）氣泡。耐蝕層表面允許最大氣泡直徑應(yīng)為5mm，每平方米直徑不大于5mm的氣泡少于3個(gè)時(shí)，可不予修補(bǔ)，否則，應(yīng)將氣泡劃破修補(bǔ)。
（2）裂紋。耐蝕層表面不得有深度0.5mm以上的裂紋。增強(qiáng)層表面不得有深度為2mm以上的裂紋。
（3）凹凸（或皺紋）。耐蝕層表面應(yīng)光滑平整，增強(qiáng)層的凹凸部分厚度應(yīng)不大于厚度的20％。
（4）泛白。耐蝕層不應(yīng)有泛白處，增強(qiáng)層泛白區(qū)最大直徑應(yīng)為50mm。
2. 固化度和襯里微孔的檢查
（1）現(xiàn)場(chǎng)檢查
①手觸復(fù)合材料制品表面無粘手感。
②用干凈棉紗蘸取丙酮放于制品表面觀察，棉紗是否出現(xiàn)顏色。
③用手或硬幣敲擊制品發(fā)出的聲音是模糊還是清脆。
若手感發(fā)粘、棉紗變色、聲音模糊，即認(rèn)為制品表面固化不合格。
（2）呋喃復(fù)合材料制品固化度簡(jiǎn)易檢驗(yàn)。取一試樣浸入盛有少量丙酮的燒杯中，封口，浸泡24h，以試樣表面光滑完整，丙酮不變色作為固化的標(biāo)志。
（3）巴氏硬度計(jì)檢驗(yàn)。通過測(cè)試巴氏硬度來間接地考核復(fù)合材料的固化程度，采用巴氏硬度計(jì)，其型號(hào)可以為HBa-1型或GYZJ934-1型，用測(cè)得的巴氏硬度換算出近似固化度。固化比較理想的纏繞復(fù)合材料制品的巴氏硬度一般為40~55，測(cè)定方法應(yīng)符合《纖維增強(qiáng)塑料巴氏硬度試驗(yàn)方法》（GB3587-87）的規(guī)定。
（4）襯里微孔檢查。必要時(shí)，復(fù)合材料襯里設(shè)備可采用電火花檢測(cè)器或微孔測(cè)試儀進(jìn)行抽樣檢查。
3. 缺陷及修復(fù)
（1）制品表面發(fā)粘，其主要原因如下。
①空氣中濕度太大。由于水蒸氣對(duì)聚酯、環(huán)氧樹脂均有延緩并阻礙固化的作用，甚至能造成表面永久發(fā)粘、制品長(zhǎng)期固化不完全等缺陷。因此，要保證在相對(duì)濕度低于80％的情況下進(jìn)行玻璃鋼制品的制作。
②聚酯樹脂中石蠟加得太少或石蠟不合要求而導(dǎo)致空氣中氧的阻聚作用。除加適量的石蠟外，還可以用其他方法（如加玻璃紙或聚酯薄膜）將制品表面與空氣隔絕。
③固化劑、促進(jìn)劑用量不符合要求，因此在配制膠液時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按小樣試驗(yàn)確定的配方控制用量。
④對(duì)于聚酯樹脂而言，苯乙烯揮發(fā)太多造成樹脂中的苯乙烯單體不足。這一方面要求樹脂膠凝前不能加熱，另一方面環(huán)境溫度不宜太高（常為30℃左右為宜），且風(fēng)量不宜太大。
（2）制品氣泡太多，其原因如下。
①趕壓氣泡不徹底，每一層鋪敷、纏繞都要用輥?zhàn)臃磸?fù)滾壓，輥?zhàn)討?yīng)做成環(huán)向鋸齒型或縱向槽型。
②樹脂粘度太大，在攪拌或涂刷時(shí)，帶入樹脂中的空氣泡不能被趕出。需要適當(dāng)加入稀釋劑。聚酯樹脂的稀釋劑為苯乙烯；環(huán)氧樹脂的稀釋劑可選用乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯中的任何一種。呋喃樹脂和酚醛樹脂的稀釋劑為乙醇。
③增強(qiáng)材料選擇不當(dāng)，應(yīng)重新考慮所用增強(qiáng)材料的種類。
④操作工藝不當(dāng)，應(yīng)根據(jù)樹脂及增強(qiáng)材料種類的不同，選擇適當(dāng)?shù)慕z、涂刷、滾壓角度等工藝方法。
（3）制品的分層現(xiàn)象，原因如下。
①纖維織物未做前處理，或處理不夠。
②織物在纏制過程中張力不夠，或氣泡過多。
③樹脂用量不夠，或粘度太大，纖維沒有被浸透。
④配方不合適，導(dǎo)致粘接性能差，或固化速度過快、過慢造成。
⑤后固化時(shí)，工藝條件不合適（一般是過早熱固化或溫度過高）。
無論何種原因造成的分層現(xiàn)象，都必須徹底鏟除分層部分，并用角向磨光機(jī)或拋光機(jī)打磨掉缺陷區(qū)以外周邊的石蠟樹脂層，寬度不小于5cm，然后再按工藝要求重新進(jìn)行鋪層。
對(duì)于以上各種缺陷，不管何種原因，都應(yīng)采取適當(dāng)?shù)霓k法徹底消除，以達(dá)到質(zhì)量要求。
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