环氧复合材料在民用工业中的应用

    凡是对机械强度要求高的增强塑料制品基本上采用环氧树脂作为基体。
    1、玻璃钢的压力容 器和管道
    我国西安、北京、重庆、自贡已生产汽车用压缩天然气(CNG)瓶,北京已成为现在使用CNG公交车多的城市。
    国内已经有4家企业生产环氧玻璃钢高压管。
    60年代国内钢瓶十分紧张,采用纤维缠绕成型制造玻璃钢气瓶相当活跃,曾制定过部颁标准FC194-74,90R年修改后制定ZBQ23004一90。 玻璃纤维增强塑料压力容器,以环氧树脂和616酚醛树脂体系为基体,40立升气瓶使用压力为 12MPa,使用寿命5年以上。上海材料研究所和临安玻璃钢厂合作,也采用纤维缠绕成型工艺,而使用环氧树脂一二甲基咪唑体系,其性能不亚于环氧一酚醛树脂体系。用此配方制成水研用的压力容器。
    2、玻璃钢电机护环、套环等
    护环套装于发电机转子两端,保护转子线圈的端部,防止在高速旋转时,受离心力作用它是发电机受力大的部件之一,对强度和模量要求比较高,采用轻质高强的复合材料可以取代无镍反磁合金钢。 60年代末国内先后生产1. 25W千瓦和2. 5万千瓦两种发电机护环。后者由北京重型电机厂、杭州玻璃钢化工设备厂和上海材料研究所等单位合作,选用高强度(S)玻璃纤维和高模量(M)玻璃纤维进行缠绕,用62O7(脂环族)环氧树脂一酸酐体系树脂配方和 AFG― 9 0环氧树脂(缩水甘油胺型)―― HK―0 21酸酐体系作为基体,使用多年情况良好。
    玻璃钢套环 3 0 00千瓦以下的在杭州玻璃钢化工设备厂生产,已在北京重型电机厂安装出厂30年,属于定型产品。
    此外,发电机定子线圈端都支撑环,装在定子线圈的鼻端,承受大载荷是发电机发生短路的瞬间,亦采用玻璃钢制造,称为玻璃钢绑环。这种绑环安装在10万千瓦的气轮发电机上,已使用20余年。在国内大的60万千瓦发电机用的玻璃钢锥壳(其作用类似于支撑环)也是用了10多年。
    玻璃钢绝缘子,有待于进一步开发研究。绝缘子的作用是把带电线路或带电零部件之间隔开,既要求绝缘又要求高强度,电绝缘何耐腐(室外用),采用玻璃钢很适用。国外在露天的22万伏输电杆上的绝缘于已采用环氧树脂玻璃钢成批生产。
    3、防腐蚀制品
    通常不饱和聚酯树脂玻璃钢的力学性能在45℃以上强度就会明显下降,同时不饱和聚酯树脂耐碱性较差。如果在防腐蚀制品中要求强度高,耐温性好等则建议选用环氧玻璃钢。如上海市上钢二厂,在生产硫酸铁过程中,反应槽需要连续在120℃使用,选用环氧玻璃钢取得了很满意的效果。这种耐高温的反应槽是由临安玻璃钢厂制造的。
    4、玻璃钢模具
    (1)玻璃钢铸造模具
    用玻璃钢制成的铸造模具,比木模、铝模的效果好的多,使用寿命长,通常在万次以上,价格也比较便宜。
    (2)玻璃钢制品模具
    采用喷射成型、树脂传递模塑( RTM)成型所需的制品模具,通常都用不饱和聚酯玻璃钢模具。笔者建议采用环氧树脂玻璃钢模具更好,具有模具强度高、使用寿命长、尺寸稳定性好等优点。
    5、风力发电机叶片
    我国做到长23m,国外已经超过50m。
    6、碳纤维补强建筑结构
    7、运动器材
    高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、壁球拍、滑雪板、渔具、自行车架等。
四、我国环氧树脂市场分析
    据统计,2003年大陆环氧树脂产量25万吨,比上年增长25%;进口19.88万吨,比上年增长23%;出口3.558万吨,比上年增长81%,表现消费量41.322万吨,比上年增长21%。
    市场比例为:
    涂料 45%
    电子电器 36%
    复合材料 5%
    粘结剂 -7%
    其它(交联剂等) -7%
    2003年我国大陆生产高压玻璃钢环氧管3000吨,约用环氧树脂1300吨。建筑结构采用CF(碳纤维)补强用环氧树脂5 00吨。
    绝缘棒管生产2000吨,用环氧树脂1000吨。
    2003年生产环氧玻璃钢2万吨,采用环氧树脂9000余吨。
    2003年生产玻璃纤维基覆铜板14万吨,采用环氧树脂6.15万吨。2004年可增长3O%以上。所用环氧树脂将达8万吨。
    2003年用于生产乙烯基酯树脂(VER)采用环氧树脂2900吨。
    国产树脂的质量稳定性有待于进一步提高,因而国内一些复合材料厂家在生产要求性能较高的产品(如绝缘棒、绝缘管)时,常采用陶氏(DOW),壳牌(Shell)、巴克立特(Bakelite)等国外公司的产品。
    值得补充的是,环氧树脂还可用于文物保护。在长江三峡的级重点文物重庆市云阳县张飞庙(张桓侯庙)整体搬迁过程中,大量残损砖石是以环氧树脂粘结修补或灌注成型定型 ,使这座始建于三国蜀汉末年(距今 1780年)的古建筑得以回复留存。