玻璃鋼內壓容器的原材料選擇

  原材料的選擇
  纖維纏繞工藝中所用的原材料,主要有玻璃纖維和以樹脂為基體的粘結劑兩大類。原材料質量的優劣和工藝性能的好壞,直接影響產品質量。
    1、玻璃纖維的選擇
  玻璃纖維是玻璃鋼容器的主要承力材料,容器的強度主要取決于玻璃纖維的強度。纏繞成型用的玻璃纖維希望能滿足下列要求:
 ?。?)具有高彈性模量和高強度;
 ?。?)易于被粘結劑浸潤;
  (3)有良好的工藝性,在纏繞過程中不起毛、不斷頭;
  (4)同一束纖維中各股之間的張緊程度應該均勻,不得有松有緊;
  (5)有良好的貯存穩定性。
  用于纏繞成型工藝的玻璃纖維,依其狀態可分為有捻纖維和無捻纖維。有捻纖維工藝性好,使用過程中不易起毛和斷頭,但由于加工工序較多,強度損失較大。無捻纖維工藝性稍差但成本低、強度損失較小。有捻和無捻纖維規格繁多,原則上皆可用于纏繞工藝。同一支數的玻璃纖維,股數多少對強度影響不大。但為減少使用過程中的麻煩可選擇適當的股數。
  2、粘結劑系統
  粘結劑在容器中起著使玻璃纖維粘結定位的作用。實際上,纖維纏繞玻璃鋼,只有通過粘結劑的作用,才能使纖維成為一體,共同承擔外力的作用。充分發揮玻璃纖維的增強效果。纖維纏繞玻璃鋼制品的長期使用溫度、長期強度(老化性能)、耐腐蝕性等對粘結劑性能的依賴性更大。因此,根據制品的性能要求,選擇適宜的粘結劑也是保證制品質量和安全使用的重要前提。
  用于纏繞工藝的粘結劑應根據下列要求來選擇:
  (1)對玻璃纖維有良好的粘結力和浸潤性,有較高的強度和適宜的延伸率;
 ?。?)具有較長的使用期,較低的起始粘度。不含有難以除去的溶劑;
 ?。?)具有一定的耐溫性和良好的耐老化性能;
 ?。?)小限度的毒性和刺激性;
 ?。?)來源廣泛,價格低廉。
粘結劑通常由樹脂、固化劑和稀釋劑組成?,F將其各組分分述如下:
  1)樹脂
  樹脂是粘結劑的主體組分。
  各種類型的環氧樹脂是用于纖維纏繞工藝的主要樹脂。其他如聚酯樹脂等也可用于纖維纏繞工藝。
  對于一般常溫下使用的玻璃鋼內壓容器,采用雙酚-A型環氧樹脂即可;而高溫使用的容器則需采用耐溫性較好的酚醛型環氧樹脂或脂環族環氧樹脂。
  雙酚-A型環氧樹脂室溫下粘度大,不易流動,不能滿足纏繞工藝的要求。需要采用提高溫度或加入稀釋劑來降低粘度。
  634#環氧樹脂的溫度’粘度曲線、濃度’粘度曲線以及溶劑加入量-粘度曲線如下圖所示。


  從圖中看出,用加熱和加入稀釋劑來降低樹脂粘度是有效的。但這些措施都帶來一定的副作用。
  提高溫度會縮短粘結劑的使用期;加入溶劑,若在成型時去除不凈會在制品中形成氣泡,影響制品強度。但如選擇合理的加熱溫度和易揮發的溶劑或以活性稀釋劑代替普通溶劑,對膠紗采用烘干措施等,上述問題會得到克服。
  環氧樹脂的固化劑品種繁多,性能多樣。根據不同的性能要求,可有廣泛地選擇余地。
  在研制和生產玻璃鋼內壓容器的過程中,我們曾采用過酸酐類固化劑(如鄰-苯二甲酸酐、順-丁烯二酸酐、647#酸酐等);胺類固化劑(如三乙醇胺、苯二甲胺等);樹脂類固化劑(如酚醛樹脂)以及咪唑類固化劑(如2-甲基咪唑)。并對上述各種固化劑的性能進行了一些試驗工作。近幾年,在玻璃鋼內壓容器的生產中,我們主要采用酚醛樹脂作固化劑。這種固化劑來源廣泛,價格低廉,工藝性能好,制品性能較穩定。其他類型的固化劑在特殊場合下也曾采
用過。
  2)稀釋劑(或溶劑)
  環氧樹脂的稀釋劑(或溶劑)種類很多,通常分活性稀釋劑和不參與固化反應的非活性稀釋劑(或溶劑)。兩種纏繞工藝常用的稀釋劑見下表。

 種類  牌號

 名稱或化學結構

性能簡介 

 活性稀釋劑  501

 環氧丙烷丁基醚

 低毒性稀釋劑,對皮膚無過敏反應,
粘度低,稀釋效果好

 活性稀釋劑  502

 環氧丙烷糠基醚

 過敏性較低,粘度高

 活性稀釋劑  503

 環氧丙烷共辛基醚

 略有過敏性,耐水性、耐腐蝕性好

 活性稀釋劑  690

 環氧丙烷苯基醚

 過敏性強,耐溫性尚好

 活性稀釋劑  600

 二縮水甘油醚

 粘度稍大,價格較貴

 非活性稀釋劑  

 丙酮
甲苯
二甲苯

 沸點低,易揮發
沸點較高,不易揮發
沸點較高,不易揮發