摘要：本文是以環氧樹脂系統固化的特點與內加熱固化優勢，討論快速高效的玻璃鋼制造技術。
　　關鍵詞：環氧玻璃鋼管，內加熱固化，樹脂遷移運動，催化型固化劑
　　1前言
　　纖維纏繞環氧玻璃鋼制品，上至高精尖如火箭發動機殼體， 下至民用的工業產品如氣瓶、化工和油田管道，大都采用酸酐固化劑環氧樹脂基體。因為這類配方工藝性能較好，制品也具有良好的機械和物理、化學性能。成型時產品要加熱固化，通常是置入固化爐中進行。這種制品進爐固化的方式被稱為“外加熱固化方式”，或簡稱為“外固化”。外固化的特點顯而易見是初始溫度場為外高內低，即傳熱方向由外部空間指向制品的中心軸線。
　　與外固化方式對應的即是“內加熱固化方式”簡稱為“內熱式”固化，它是通過先加熱制品內部的芯模來實現的。這些都為纖維纏繞工藝的“內熱式”技術提供了可借鑒的類比模式。對于玻璃鋼管這類形體僅為簡單柱狀體的制品，較為容易實現芯模的內加熱固化；前提是只要再配以適宜的、能快速固化的樹脂配方，就能夠實現環氧玻璃鋼管道快速、高效的工業化制造過程。
　　此外內加熱模具可獲的所希望的膠液流動分布狀態及膠液含量，改善纖維持續浸漬，并有利于微氣泡的散出，從而提高制品質量，同時節約能源。
　　2內加熱式固化
　　 內加熱固化是通過模腔中的較小熱阻的金屬管壁直接傳給欲固化的玻璃纖維層。這種快捷的方式會很快使制品升溫，可以恰到好處的引發環氧樹脂的凝膠和固化反應。如果工藝條件設置得當時，可以在數分鐘內完成樹脂固化的全過程。
　　2.1內加熱固化系統
　　內加熱式芯?？梢园凑展峤橘|的不同，分為電、油、水和蒸汽幾種內型。本文主要討論電加熱。
　　內加熱傳熱介質向模具鋼管壁輸送熱量，使其溫度快速上升，通過傳導又將熱量傳附在模具上的纏繞層。當溫度升限達到一定溫度時纏繞層所含的樹脂就會逐步出現升溫、粘度下降、流動遷移，進而凝膠、粘度上升、凝膠結束、進一步交鏈成為三維網狀結構；即完全固化和后固化的過程。反應完成后，再輸送冷卻介質使芯模迅速冷卻，將出現制品與模具因“熱脹冷縮”滯后產生的空隙，以便順利脫模。
　　2.2內加熱與樹脂遷移運動
　　環氧樹脂在使用酸酐類固化劑時，必須添加叔胺或季胺等促進劑，以使產品性能優良。纏繞結束后便開始固化，內熱式芯模將熱量傳給制品，樹脂受熱后粘度下降，使纖維能更好地繼續浸漬，并有利于微氣泡逸出。在這一階段還發生了樹脂分子的遷移運動，分子受熱后增加了運動的能量，有了遷移運動的可能。而內熱式芯模使得模上的溫度場是內高外低，這個溫度差便函是凝膠以前樹脂分子遷移運動的動力。遷移運動的主方向由外向內，這是因為內層樹脂溫度高、粘度低，使得內層阻力減小，外層樹脂向內遷移。這一物理過程伴隨著環氧基開環加成聚合反應歷程而受限制，直至樹脂分子反應到凝膠為止。樹脂遷移運動的結果 是在玻璃鋼管道內壁形成了一層富樹脂層。這一因熱動力自動生成的富樹脂層具有優良的力學與化學性能，正是此類管道得天獨厚之處。
　　比較外熱式與內熱式，二者樹脂遷移運動方向恰好相反。外熱式由內向外，一般在固化爐中固化的環氧樹脂管道內腔表層的樹脂不夠豐滿，甚至有“缺膠”痕跡，用肉眼就可辯別。其物理原因正是由于凝膠前樹脂分子遷移運動所致。
　　2.3熱膨脹與加壓固化
　　纖維纏繞成型的特點是經過桿系磨擦帶著較大張力的紗束，緊緊地包裹住鋼質芯模。纏繞完畢后，鋼模壁便承受著相當大的壓力。如果工藝不嚴格，纖維張力會散逸。
　　內熱式固化給纖維纏繞層帶來益處。熾熱的加熱介質使模體迅速膨脹，而緊裹模體的纖維纏繞層反成為模體膨脹的約束,于是，在樹脂系統凝膠固化時玻璃鋼層是在內加壓狀態下進行。這不但使松弛的纖維重新張緊，而且使用權內表層結構更加密實。
　　3促進劑的作用
　　眾所周知，環氧樹脂的固化劑一般分為胺與酸酐二大類。其實凡能打開環氧樹脂環進行加成聚合反應的物質皆可稱為固化劑。對于加成聚全反應，固化劑本身已加入其中成為網狀組份之一。若其使用量過少，則尚有未能反應的環氧基，故反應不徹底。因此就有一個恰當加入量問題。
　　以陽離子或陰離子方式使環氧樹脂的環氧基開環進行加成聚合，而其本身并不加入到網狀結構中去的物質，就是所謂“催化型固化劑”即通常所謂的“促進劑”它不存在等當量反應的適宜量，其增加量僅使用權反應速度加快而已。
　　要與內熱式固化相適應使樹脂快速固化，須選用全程的促進劑，較合適的為叔胺或季胺類物質。
　　3.1潛伏性固化劑
　　潛伏性固化劑種類繁多，對纖維纏繞玻璃鋼來說應用較多的是“熱溶解型”，如雙氰胺、咪唑化合物以及多胺鹽類等。
　　其它的多胺鹽也有類似特性。利用多胺鹽在指定的溫度下進行固化反應，而在此之前充分利用其潛伏期對膠液粘度增長較小的特性進行纏繞成型，這正是快速高效制管物理機制的妙用。
　　3.2凝膠曲線與固化溫度
　　作出環氧樹脂系統的凝膠曲線對制定合理的固化溫度十分重要。通常通過實驗測出不同溫度下的凝膠時間并作圖，見圖1用以指導工藝實踐。
　　4實驗
　　NOL環試樣制作與原材料
　　 膠液配置比例：
　　膠液配制程序：根據試樣需用量，按比例稱好各種材料。依次將環氧樹脂、液態酸酐、增韌劑放入容器，攪拌均勻。添加二甲基芐胺，充分攪拌。失效時間為6小時。膠液溫度為30℃―40℃。
　　內模加熱固化溫度為180℃，時間30―40分鐘，在烘箱中80℃固化一小時。取樣加工至規定尺寸，加工的試樣表面平整、光潔、無裂紋，顏色為淺黃色，沒有局部發白、縮孔、氣泡、起層及縫隙。
　　單向NOL環力學性能
　　測試結果表明采用內模加熱NOL環復合材料力學性能優異，且該樹脂任性好、與玻璃纖維界面粘結強度高、耐疲勞性能好。
　　4 結論
　　通過實驗證明內加熱式芯?？梢钥焖俑咝У慕鉀Q纖維纏繞環氧玻璃鋼制品的制造問題，解決了環氧玻璃鋼不能快速高效進行工業化生產的技術癥結，為玻璃鋼的高效制造提供了技術保障。