改善FRP制品防水性能的研究
摘要：本文主要介绍了提高FRP制品防水性能的主要方法以及在生产过程中对防水性能改善的关键步骤及需要注意的关键点。
1 水对FRP制品性能的影响
水一般会导致树脂基复合材料的介电强度下降，水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性，对力学性能也有重要影响。当FRP制品受到水的作用时，吸水和水解同时发生，前者是后者的先导。吸水和水解主要是在纤维-树脂界面上飞行的，水渗透到制品内部，导致力学性能和电性能下降。吸水的时间、水的温度、接触水的表面积以及纤维的排列方向等，对吸水量都有影响。水对树脂、纤维及界面都有侵蚀作用，表现在三个方面：①使FRP溶胀。因水起增塑作用，故此时的冲击性能往往有所提高，不过，此时的弹性模量降低了，主要表现为物理过程；②使树脂大分子降解。从聚酯FRP水煮后水质的变化得以证明，见表1；③因FRP中存在着水溶性无机杂质、被水溶解后，由于渗透压导致微裂纹并予扩张。
2 原材料选择对FRP制品防水性能的影响
水对FRP制品的作用分为物理作用和化学作用。如果是物理作用，则介质分子对FRP制品起膨胀、增塑的作用，大分子链未被破坏，虽然容易引起FRP制品性能的某些变化，但是有可逆性；如果是化学作用，介质分子与树脂大分子之间发生化学反应，造成树脂的化学键断裂，生成新键，从而导致FRP制品性能的衰退，是不可逆的。
FRP制品的防水性能主要取决于树脂，树脂中亲水基团越少，则活性越小，树脂越稳定。如含有（C-0）和（C-N）等极性键越多，其活性越大，树脂越易水解。
其次，与纤维、填料、固化剂及表面处理剂等也有关。化学介质除对纤维和树脂发生化学的或物理的作用外，对其界面粘接也起作用，导致FRP制品性能破坏。
因此，合理选材及提高树脂交链密度都是提高FRP制品防水性能的关键。
3 FRP制品成型过程控制对防水性能的改善
对于同一种树脂而言，浇注体比其FRP制品的吸水性小．这是因为玻璃纤维作了水的“向导”，水从纤维和树脂的界面或毛细孔浸入。所以要提高FRP制品的防水性能，需要采取以下措施：①模具表面要达到较好的状态，以保证产品表面质量；②制品表面要有富树脂层，好有胶衣层；③纤维表面要经过化学处理；④树脂对纤维要充分浸润；⑤FRP制品含胶量要大些；⑥定期对制品表面进行修复和维护。
3.1 玻璃钢模具表面处理
FRP制品对水的基本的防护取决于其表面质量，而制品表面质量的好坏，很大程度上取决于模具表面的光洁度和平顺度，因此模具表面处理至关重要。
玻璃钢模具脱模后，先对其进行检修，检查模具的平顺度和胶衣状况，根据具体情况进行修补。修补完后用水砂纸进行打磨处理，一般是从400~2000#由粗到细使用。后进行抛光处理，可使模具表面光如镜面，不仅能使产品表面光洁，而且有利于脱模。[-page-]
3.2 制品制作过程中应注意的问题
表面层是FRP制品防水的道屏障，因此高质量表面层是关键的一步。表面涂刷或喷涂胶衣不仅能够使制品美观，而且能够对FRP制品起保护作用。表面层的制作应注意以下问题：
(1)脱模剂应完全干燥后才能涂刷或喷涂胶衣层。
(2)涂刷或喷涂胶衣要均匀，太厚，易裂易剥落，太薄，失去保护作用，一般胶衣用量控制在300~500g/m2，厚度为0.25~0.4mm。
(3)胶衣配制时加入消泡剂或静置一段时间后再使用，可有效防止微孔出现。
(4)胶衣层较脆，可以用30g/m2或50g/m2的表面毡增强。
(5)胶衣层凝胶后就可进行表面毡增强的工序，胶衣凝胶和表面毡增强两工序之间的时间间隔不宜过长，以免粘接效果不好，出现分层现象。
在保证表面层质量的前提下，增强层的制作也是至关重要的。在含胶量允许的范围内，保证产品较高的含胶量是增加制品致密程度的直接的方法。
树脂和纤维之间界面的粘接强度也是制品防水性能的关键，因此增强材料表面化学处理显得尤为重要。增强材料表面化学处理后对FRP制品的性能有很大的影响：
(1)可提高浸润效果，提高界面的粘接力，从而使FRP制品的力学性能、电性能、耐候性能、耐水性能等有很大提高。
(2)使FRP制品的强度得到提高。一般而言增强材料化学处理后，可使FRP制品的原始强度提高30%，湿强度只下降20%。
(3)提高了FRP制品的密封性，减少了渗漏等。
制品生产出来以后，要对其进行表面处理，以增强防水效果。喷涂具有防水和抗紫外线功能的保护层能够大大提高制品耐候和防水性能。
4 结语
通过研究水对FRP制品性能的影响及其原理，找出改善FRP制品防水性能的关键点，并从原材料选择和成型过程控制两个方面进行研究，以提高FRP制品的防水性能。
1 水对FRP制品性能的影响
水一般会导致树脂基复合材料的介电强度下降，水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性，对力学性能也有重要影响。当FRP制品受到水的作用时，吸水和水解同时发生，前者是后者的先导。吸水和水解主要是在纤维-树脂界面上飞行的，水渗透到制品内部，导致力学性能和电性能下降。吸水的时间、水的温度、接触水的表面积以及纤维的排列方向等，对吸水量都有影响。水对树脂、纤维及界面都有侵蚀作用，表现在三个方面：①使FRP溶胀。因水起增塑作用，故此时的冲击性能往往有所提高，不过，此时的弹性模量降低了，主要表现为物理过程；②使树脂大分子降解。从聚酯FRP水煮后水质的变化得以证明，见表1；③因FRP中存在着水溶性无机杂质、被水溶解后，由于渗透压导致微裂纹并予扩张。
2 原材料选择对FRP制品防水性能的影响
水对FRP制品的作用分为物理作用和化学作用。如果是物理作用，则介质分子对FRP制品起膨胀、增塑的作用，大分子链未被破坏，虽然容易引起FRP制品性能的某些变化，但是有可逆性；如果是化学作用，介质分子与树脂大分子之间发生化学反应，造成树脂的化学键断裂，生成新键，从而导致FRP制品性能的衰退，是不可逆的。
FRP制品的防水性能主要取决于树脂，树脂中亲水基团越少，则活性越小，树脂越稳定。如含有（C-0）和（C-N）等极性键越多，其活性越大，树脂越易水解。
其次，与纤维、填料、固化剂及表面处理剂等也有关。化学介质除对纤维和树脂发生化学的或物理的作用外，对其界面粘接也起作用，导致FRP制品性能破坏。
因此，合理选材及提高树脂交链密度都是提高FRP制品防水性能的关键。
3 FRP制品成型过程控制对防水性能的改善
对于同一种树脂而言，浇注体比其FRP制品的吸水性小．这是因为玻璃纤维作了水的“向导”，水从纤维和树脂的界面或毛细孔浸入。所以要提高FRP制品的防水性能，需要采取以下措施：①模具表面要达到较好的状态，以保证产品表面质量；②制品表面要有富树脂层，好有胶衣层；③纤维表面要经过化学处理；④树脂对纤维要充分浸润；⑤FRP制品含胶量要大些；⑥定期对制品表面进行修复和维护。
3.1 玻璃钢模具表面处理
FRP制品对水的基本的防护取决于其表面质量，而制品表面质量的好坏，很大程度上取决于模具表面的光洁度和平顺度，因此模具表面处理至关重要。
玻璃钢模具脱模后，先对其进行检修，检查模具的平顺度和胶衣状况，根据具体情况进行修补。修补完后用水砂纸进行打磨处理，一般是从400~2000#由粗到细使用。后进行抛光处理，可使模具表面光如镜面，不仅能使产品表面光洁，而且有利于脱模。[-page-]
3.2 制品制作过程中应注意的问题
表面层是FRP制品防水的道屏障，因此高质量表面层是关键的一步。表面涂刷或喷涂胶衣不仅能够使制品美观，而且能够对FRP制品起保护作用。表面层的制作应注意以下问题：
(1)脱模剂应完全干燥后才能涂刷或喷涂胶衣层。
(2)涂刷或喷涂胶衣要均匀，太厚，易裂易剥落，太薄，失去保护作用，一般胶衣用量控制在300~500g/m2，厚度为0.25~0.4mm。
(3)胶衣配制时加入消泡剂或静置一段时间后再使用，可有效防止微孔出现。
(4)胶衣层较脆，可以用30g/m2或50g/m2的表面毡增强。
(5)胶衣层凝胶后就可进行表面毡增强的工序，胶衣凝胶和表面毡增强两工序之间的时间间隔不宜过长，以免粘接效果不好，出现分层现象。
在保证表面层质量的前提下，增强层的制作也是至关重要的。在含胶量允许的范围内，保证产品较高的含胶量是增加制品致密程度的直接的方法。
树脂和纤维之间界面的粘接强度也是制品防水性能的关键，因此增强材料表面化学处理显得尤为重要。增强材料表面化学处理后对FRP制品的性能有很大的影响：
(1)可提高浸润效果，提高界面的粘接力，从而使FRP制品的力学性能、电性能、耐候性能、耐水性能等有很大提高。
(2)使FRP制品的强度得到提高。一般而言增强材料化学处理后，可使FRP制品的原始强度提高30%，湿强度只下降20%。
(3)提高了FRP制品的密封性，减少了渗漏等。
制品生产出来以后，要对其进行表面处理，以增强防水效果。喷涂具有防水和抗紫外线功能的保护层能够大大提高制品耐候和防水性能。
4 结语
通过研究水对FRP制品性能的影响及其原理，找出改善FRP制品防水性能的关键点，并从原材料选择和成型过程控制两个方面进行研究，以提高FRP制品的防水性能。
