PF及其復合材料成型

  酚醛樹脂及其復合材料成型工藝的研究,隨著社會的發展人們越來越重視安全和環保,新型酚醛樹脂品種和酚醛樹脂新的成型工藝得到了發展。這位專家介紹了酚醛樹脂改性方法,重點介紹了基于酚醛樹脂RTM、拉擠等復合材料成型工藝研究進展。酚醛樹脂是早工業化的合成樹脂,已經有100年的歷史。由于它原材料易得,合成方便以及樹脂固化后性能能很多使用要求,因此在模塑料、絕緣材料、涂料、木材粘接等方面得到廣泛應用。近年來隨著人們對安全等要求的提高,具有阻燃、低煙、低毒等特性的酚醛樹脂重新引起人們重視,尤其在飛機場、火車站、學校、醫院等公共建筑設施及飛機的內部裝飾材料等方面的應用越來越多。與不飽和聚酯樹脂相比,酚醛樹脂的反應活性低、固化反應放出縮合水,使得固化必須在高溫高壓條件下進行,長期以來一般只能先浸漬增強材料制作預浸料(布),然后用于模壓工藝或纏繞工藝,嚴重限制了其在復合材料領域的應用。為了克服酚醛樹脂固有的缺陷,進一步提高酚醛樹脂進行了大量的研究,改進酚醛樹脂韌性、提高力學性能和耐熱性能、改善工藝性能成為研究的重點。近年國內相繼開發出一系列新型酚醛樹脂,如硼改性酚醛樹脂、烯炔基改性酚醛樹脂、氰酸酯化酚醛樹脂和開環聚合型酚醛樹脂等。可以用于SMC/BMC、RTM、拉擠、噴射、手糊等復合材料成型工藝。結合研究工作介紹了改性研究進展,及RTM、拉擠等酚醛復合材料成型工藝的研究應用。
  在不飽和聚酯樹脂拉擠成型工藝中,由于采用了活性稀釋劑苯乙烯,它本身可起到交聯劑的作用,因而在拉擠成型模內不會產生揮發性的物質。但酚醛樹脂是1種縮聚樹脂,在樹脂鏈增長或交聯過程中,將會產生出水分子。由于拉擠成型模腔溫度經常在100度以上,因而酚醛樹脂固化過程中,水蒸汽如何排出,這是酚醛拉擠工藝需要解決的技術關鍵問題。其次酸性催化劑能通過鉻鍍層的微孱侵蝕鋼質拉擠模具,這也是酚醛樹脂在拉擠成型工藝方面的應用較晚的原因之一。
  (1)酚醛縮聚反應放出水分,對拉擠工藝所產生的影響。
  早在20世紀80年代初期,歐洲一些酚醛生產廠商就開始研制酸催化的酚醛樹脂,其固化溫度約為30~80度,大大降低原來酚醛樹脂的固化溫度(130~180度),從而避免水蒸汽的產生。這種酸催化的酚醛樹脂,可較好地應用手糊、噴射、低壓模塑、RTM和纖維纏繞等成型工藝方法,其制品具有良好的防火性能,發煙霧量少以及毒性低等優異性能。經過拉擠工藝的實際試驗,酸催化酚醛樹脂在低溫固化情況下,其結果卻與設想的完全相反。
  具體表現在:一是放出的水分量要高于高溫酚醛體系的水分量,而且還發現在低于100度下,在不到1m長的成型模內,酚醛樹脂完全固化是不可能的;二是根據實測性能結果,發現在玻璃鋼桿出模時,只有在模具的尾端才冒出水蒸汽,放出的水分并不產生對拉擠工藝的“破壞”作用,反而卻使其制品的某些性能有所改善??赡苁怯捎诶瓟D成型模腔的內壓力很高,因而水的沸點也將超過100度,達到110度,甚至更高。因而可以考慮將高溫固化酚醛體系用于拉擠工藝。
  (2)酸催化酚醛拉擠模具的耐腐蝕問題
  在酚醛拉擠成型工藝的工業化生產中,先遇到的1個問題,是模具的耐酸腐蝕問題。在生產實踐中往往只需幾個小時,鍍鉻表面層就會遭到酸性腐蝕,從工具鋼的表面剝落下來。有人企圖通過在酚醛樹脂內加入合適的內脫模劑,以解決模具的耐腐蝕問題。但試驗結果發現使用內脫模劑后,鉻層與工具鋼模具仍然會剝離下來,僅僅是剝防的時間延長一些而已。丹麥的纖維管道A/S公司的技術,可在不損壞模具的情況下,生產出高質量的拉擠成型件。意大利bf玻璃公司和法國Permali公司,也均采用這項生產酸催化酚醛玻璃鋼拉擠件的制品。在歐洲,大多采用酸催化酚醛拉擠工藝,也有一些采用高溫固化的酚醛拉擠工藝。
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