玻璃钢内压容器的原材料选择

  原材料的选择
  纤维缠绕工艺中所用的原材料,主要有玻璃纤维和以树脂为基体的粘结剂两大类。原材料质量的优劣和工艺性能的好坏,直接影响产品质量。
    1、玻璃纤维的选择
  玻璃纤维是玻璃钢容器的主要承力材料,容器的强度主要取决于玻璃纤维的强度。缠绕成型用的玻璃纤维希望能满足下列要求:
  (1)具有高弹性模量和高强度;
  (2)易于被粘结剂浸润;
  (3)有良好的工艺性,在缠绕过程中不起毛、不断头;
  (4)同一束纤维中各股之间的张紧程度应该均匀,不得有松有紧;
  (5)有良好的贮存稳定性。
  用于缠绕成型工艺的玻璃纤维,依其状态可分为有捻纤维和无捻纤维。有捻纤维工艺性好,使用过程中不易起毛和断头,但由于加工工序较多,强度损失较大。无捻纤维工艺性稍差但成本低、强度损失较小。有捻和无捻纤维规格繁多,原则上皆可用于缠绕工艺。同一支数的玻璃纤维,股数多少对强度影响不大。但为减少使用过程中的麻烦可选择适当的股数。
  2、粘结剂系统
  粘结剂在容器中起着使玻璃纤维粘结定位的作用。实际上,纤维缠绕玻璃钢,只有通过粘结剂的作用,才能使纤维成为一体,共同承担外力的作用。充分发挥玻璃纤维的增强效果。纤维缠绕玻璃钢制品的长期使用温度、长期强度(老化性能)、耐腐蚀性等对粘结剂性能的依赖性更大。因此,根据制品的性能要求,选择适宜的粘结剂也是保证制品质量和安全使用的重要前提。
  用于缠绕工艺的粘结剂应根据下列要求来选择:
  (1)对玻璃纤维有良好的粘结力和浸润性,有较高的强度和适宜的延伸率;
  (2)具有较长的使用期,较低的起始粘度。不含有难以除去的溶剂;
  (3)具有一定的耐温性和良好的耐老化性能;
  (4)小限度的毒性和刺激性;
  (5)来源广泛,价格低廉。
粘结剂通常由树脂、固化剂和稀释剂组成。现将其各组分分述如下:
  1)树脂
  树脂是粘结剂的主体组分。
  各种类型的环氧树脂是用于纤维缠绕工艺的主要树脂。其他如聚酯树脂等也可用于纤维缠绕工艺。
  对于一般常温下使用的玻璃钢内压容器,采用双酚-A型环氧树脂即可;而高温使用的容器则需采用耐温性较好的酚醛型环氧树脂或脂环族环氧树脂。
  双酚-A型环氧树脂室温下粘度大,不易流动,不能满足缠绕工艺的要求。需要采用提高温度或加入稀释剂来降低粘度。
  634#环氧树脂的温度’粘度曲线、浓度’粘度曲线以及溶剂加入量-粘度曲线如下图所示。


  从图中看出,用加热和加入稀释剂来降低树脂粘度是有效的。但这些措施都带来一定的副作用。
  提高温度会缩短粘结剂的使用期;加入溶剂,若在成型时去除不净会在制品中形成气泡,影响制品强度。但如选择合理的加热温度和易挥发的溶剂或以活性稀释剂代替普通溶剂,对胶纱采用烘干措施等,上述问题会得到克服。
  环氧树脂的固化剂品种繁多,性能多样。根据不同的性能要求,可有广泛地选择余地。
  在研制和生产玻璃钢内压容器的过程中,我们曾采用过酸酐类固化剂(如邻-苯二甲酸酐、顺-丁烯二酸酐、647#酸酐等);胺类固化剂(如三乙醇胺、苯二甲胺等);树脂类固化剂(如酚醛树脂)以及咪唑类固化剂(如2-甲基咪唑)。并对上述各种固化剂的性能进行了一些试验工作。近几年,在玻璃钢内压容器的生产中,我们主要采用酚醛树脂作固化剂。这种固化剂来源广泛,价格低廉,工艺性能好,制品性能较稳定。其他类型的固化剂在特殊场合下也曾采
用过。
  2)稀释剂(或溶剂)
  环氧树脂的稀释剂(或溶剂)种类很多,通常分活性稀释剂和不参与固化反应的非活性稀释剂(或溶剂)。两种缠绕工艺常用的稀释剂见下表。

 种类  牌号

 名称或化学结构

性能简介 

 活性稀释剂  501

 环氧丙烷丁基醚

 低毒性稀释剂,对皮肤无过敏反应,
粘度低,稀释效果好

 活性稀释剂  502

 环氧丙烷糠基醚

 过敏性较低,粘度高

 活性稀释剂  503

 环氧丙烷共辛基醚

 略有过敏性,耐水性、耐腐蚀性好

 活性稀释剂  690

 环氧丙烷苯基醚

 过敏性强,耐温性尚好

 活性稀释剂  600

 二缩水甘油醚

 粘度稍大,价格较贵

 非活性稀释剂  

 丙酮
甲苯
二甲苯

 沸点低,易挥发
沸点较高,不易挥发
沸点较高,不易挥发

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