PF及其复合材料成型

  酚醛树脂及其复合材料成型工艺的研究,随着社会的发展人们越来越重视安全和环保,新型酚醛树脂品种和酚醛树脂新的成型工艺得到了发展。这位专家介绍了酚醛树脂改性方法,重点介绍了基于酚醛树脂RTM、拉挤等复合材料成型工艺研究进展。酚醛树脂是早工业化的合成树脂,已经有100年的历史。由于它原材料易得,合成方便以及树脂固化后性能能很多使用要求,因此在模塑料、绝缘材料、涂料、木材粘接等方面得到广泛应用。近年来随着人们对安全等要求的提高,具有阻燃、低烟、低毒等特性的酚醛树脂重新引起人们重视,尤其在飞机场、火车站、学校、医院等公共建筑设施及飞机的内部装饰材料等方面的应用越来越多。与不饱和聚酯树脂相比,酚醛树脂的反应活性低、固化反应放出缩合水,使得固化必须在高温高压条件下进行,长期以来一般只能先浸渍增强材料制作预浸料(布),然后用于模压工艺或缠绕工艺,严重限制了其在复合材料领域的应用。为了克服酚醛树脂固有的缺陷,进一步提高酚醛树脂进行了大量的研究,改进酚醛树脂韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。近年国内相继开发出一系列新型酚醛树脂,如硼改性酚醛树脂、烯炔基改性酚醛树脂、氰酸酯化酚醛树脂和开环聚合型酚醛树脂等。可以用于SMC/BMC、RTM、拉挤、喷射、手糊等复合材料成型工艺。结合研究工作介绍了改性研究进展,及RTM、拉挤等酚醛复合材料成型工艺的研究应用。
  在不饱和聚酯树脂拉挤成型工艺中,由于采用了活性稀释剂苯乙烯,它本身可起到交联剂的作用,因而在拉挤成型模内不会产生挥发性的物质。但酚醛树脂是1种缩聚树脂,在树脂链增长或交联过程中,将会产生出水分子。由于拉挤成型模腔温度经常在100度以上,因而酚醛树脂固化过程中,水蒸汽如何排出,这是酚醛拉挤工艺需要解决的技术关键问题。其次酸性催化剂能通过铬镀层的微孱侵蚀钢质拉挤模具,这也是酚醛树脂在拉挤成型工艺方面的应用较晚的原因之一。
  (1)酚醛缩聚反应放出水分,对拉挤工艺所产生的影响。
  早在20世纪80年代初期,欧洲一些酚醛生产厂商就开始研制酸催化的酚醛树脂,其固化温度约为30~80度,大大降低原来酚醛树脂的固化温度(130~180度),从而避免水蒸汽的产生。这种酸催化的酚醛树脂,可较好地应用手糊、喷射、低压模塑、RTM和纤维缠绕等成型工艺方法,其制品具有良好的防火性能,发烟雾量少以及毒性低等优异性能。经过拉挤工艺的实际试验,酸催化酚醛树脂在低温固化情况下,其结果却与设想的完全相反。
  具体表现在:一是放出的水分量要高于高温酚醛体系的水分量,而且还发现在低于100度下,在不到1m长的成型模内,酚醛树脂完全固化是不可能的;二是根据实测性能结果,发现在玻璃钢杆出模时,只有在模具的尾端才冒出水蒸汽,放出的水分并不产生对拉挤工艺的“破坏”作用,反而却使其制品的某些性能有所改善。可能是由于拉挤成型模腔的内压力很高,因而水的沸点也将超过100度,达到110度,甚至更高。因而可以考虑将高温固化酚醛体系用于拉挤工艺。
  (2)酸催化酚醛拉挤模具的耐腐蚀问题
  在酚醛拉挤成型工艺的工业化生产中,先遇到的1个问题,是模具的耐酸腐蚀问题。在生产实践中往往只需几个小时,镀铬表面层就会遭到酸性腐蚀,从工具钢的表面剥落下来。有人企图通过在酚醛树脂内加入合适的内脱模剂,以解决模具的耐腐蚀问题。但试验结果发现使用内脱模剂后,铬层与工具钢模具仍然会剥离下来,仅仅是剥防的时间延长一些而已。丹麦的纤维管道A/S公司的技术,可在不损坏模具的情况下,生产出高质量的拉挤成型件。意大利bf玻璃公司和法国Permali公司,也均采用这项生产酸催化酚醛玻璃钢拉挤件的制品。在欧洲,大多采用酸催化酚醛拉挤工艺,也有一些采用高温固化的酚醛拉挤工艺。
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