㈠ 什么是环氧树脂玻璃纤维板
什么是环氧树脂玻璃纤维板?
环氧树脂玻璃纤维板简称:FR-4 ,Epoxy Glass Fiber;玻纤板是以环氧树脂作粘合剂,以电子级玻璃纤维布作增强材料合成的复合材料,不含对人体有害石棉成分。具有较强的机械性能和介电性能,较好的耐热性和耐潮性,有良好的加工性。用于塑胶模具,注塑模具,机械制造,成型机,钻孔机。注塑机,电机,PCB,ICT治具,台面研磨垫板。FR4环氧板电绝缘性能稳定,平整度好,表面光滑,无凹坑,厚度公差稳定,适合应用于高性能电子绝缘要求的产品,如FPC补强板,过锡炉耐高温板,碳膜片,精美游星轮,PCB测试架,电气(电器)设备绝缘隔板,绝缘垫板,变压器绝缘件,电机绝缘件,偏转线圈端子板,电子开关绝缘板等。
基本特性
垂直层向弯曲强度A:常态:E-1/150,150±5℃≥340Mpa
平行层向冲击强度(简支梁法):≥230KJ/m
浸水后绝缘电阻(D-24/23):≥5.0×108Ω
垂直层向电气强度(于90±2℃变压器油中,板厚1mm):≥14.2MV/m
平行层向击穿电压(于90±2℃变压器油中):≥40KV
相对介电常数(50Hz):≤5.5
相对介电常数(1MHz):≤5.5
介质损耗因数(50Hz):≤0.04
介质损耗因数(1MHz):≤0.04
吸水性(D-24/23,板厚1.6mm):≤19mg
密度:1.70-1.90g/cm3
燃烧性:FV0
制程特性
(1)FR-4制程压板熔点(203℃)
(2)高抗化性
(3)低损耗系数(Df 0.0025)
(4)稳定和低的介电常数(Dk 2.35)
(5)热塑性材料
环氧树脂玻璃纤维板因为优良的性能,在高性能电子绝缘要求的产品中得到广泛的应用。虽然一些业外的人士并不了解,但是在业内已经得到很多的肯定。
㈡ 环氧树脂的成分和生产流程
环氧树脂化学成分
主要成份是:酚醛树脂;
酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂,其中以苯酚和甲醛树脂为最重要。也是世界上最早由人工合成的,至今仍很重要的高分子材料。因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能,广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。
NL固化剂是酚醛树脂呋喃树脂的高效低毒固化剂。NL固化剂毒性低,基本无刺激味,树脂固化后强度高、耐蚀性好,使用用量少,操作方便,贮存期长。本品适用于热固性酚醛树脂及呋喃树脂的常温固化。用来配制酚醛树脂及呋喃胶泥;玻璃钢制品;制笔、制刷、竹木等制品的粘合;也可用作铸造树脂的室温固化剂。质量指标外观 暗灰色液体相对密度(20℃) 1.16±0.01粘度(涂-4,25℃)秒 20-30 总酸度(以H2SO4计)% 18±2 游离酸(以H2SO4计)% 3-5 贮存期 一年以上(密闭存放)应用对酚醛树脂或呋喃树脂,NL固化剂的用量范围一般为5-12%。环境温度20℃时,2130酚醛树脂的NL固化剂用量为8%左右,NL固化剂用量可随温度调整。参考配方 酚醛树脂 酒精 NL固化剂 石英粉酚醛胶泥 100 0-5 6-10 150-200玻璃钢腻子 100 0-5 6-10 120-200玻璃钢面料 100 10 8-15 10-1520℃时NL用量为8%,1小时左右初凝,使用期30分钟左右配方注意:酚醛树脂或呋喃树脂用NL固化剂来固化时,对填料的要求较高,要求填料的耐酸性达到规范的要求。劣质填料含有碳酸钙等会与酸性固化剂反应产生气泡,影响制品质量,并可能造成树脂不固化。包装及贮运10Kg、25Kg塑料桶装。室温密闭储存。可长期贮存,超过一年复测合格可继续使用。
材料简介
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
[编辑本段]应用特性
1、 形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
2、 固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0~180℃温度范围内固化。
3、 粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。
4、 收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。
5、 力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。
6、 电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。
7、 化学稳定性。通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样,化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂,可以使其具有特殊的化学稳定性能。
8、 尺寸稳定性。上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。
9、 耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。
类型分类
根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类:
1、 缩水甘油醚类环氧树脂
2、 缩水甘油酯类环氧树脂
3、 缩水甘油胺类环氧树脂
4、 线型脂肪族类环氧树脂
5、 脂环族类环氧树脂
复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂,而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。
1、 缩水甘油醚类环氧树脂
缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。
(1)二酚基丙烷型环氧树脂 二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。
工业二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多数的分子是含有两个环氧基端的线型结构。少数分子可能支化,极少数分子终止的基团是氯醇基团而不是环氧基。因此环氧树脂的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大的影响。 工业上作为树脂的控制指标如下:
①环氧值。环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标,工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的物质的量数。环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量的含义是:含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。
②无机氯含量。树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化,同时也影响固化树脂的电性能,因此氯含量也环氧树脂的一项重要指标。
③有机氯含量。树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地降低,否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。
④挥发分。
⑤粘度或软化点。
(2)酚醛多环氧树脂 酚醛多环氧树脂包括有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂,它与二酚基丙烷型环氧树脂相比,在线型分子中含有两个以上的环氧基,因此固化后产物的交联密度大,具有优良的热稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成的。
(3)其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂 这类树脂中具有实用性的代表有:间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂,这些多官能缩水甘油醚树脂固化后具有高的热变形温度和刚性,可单独
或者与通用E型树脂共混,供作高性能复合材料(ACM)、印刷线路板等基体材料。
(4)脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂 脂族多元醇缩水甘油醚分子中含有两个或两个以上的环氧基,这类树脂绝大多数粘度很低;大多数是长链线型分子,因此富有柔韧性。
2、其它类型环氧树脂
(1)缩水甘油酯类环氧树脂 缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较,它具有粘度低,使用工艺性好;反应活性高;粘合力比通用环氧树脂高,固化物力学性能好;电绝缘性好;耐气候性好,并且具有良好的耐超低温性,在超低温条件下,仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度,透光性、耐气候性好。
(2)缩水甘油胺类环氧树脂 这类树脂的优点是多官能度、环氧当量高,交联密度大,耐热性显著提高。上前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性,来制造碳纤维增强的复合材料(CFRP)用于飞机二次结构材料。
(3)脂环族环氧树脂 这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的,它们的分子结构和二酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异,前者环氧基都直接连接在脂环上,而后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点:①较高的压缩与拉伸强度;②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能;③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。
(4)脂肪族环氧树脂 这类环氧树脂分子结构里不仅无苯核,也无脂环结构。仅有脂肪链,环氧基与脂肪链相连。环氧化聚丁二烯树脂固化后的强度、韧性、粘接性、耐正负温度性能都良好。
使用指南
环氧树脂及环氧树脂胶粘剂本身无毒,但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物,因此不少环氧树脂“有毒”,近年国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径,保持环氧树脂“无毒”本色。目前绝大多数环氧树脂涂料为溶剂型涂料,含有大量的可挥发有机化合物(VOC),有毒、易燃,因而对环境和人体造成危害。
环氧树脂一般和添加物同时使用,以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择,常用添加物有以下几类:(1)固化剂;(2)改性剂;(3)填料;(4)稀释剂;(5)其它。
其中固化剂是必不可少的添加物,无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂,否则环氧树脂不能固化。
由于用途性能要求各不相同,对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。现将它们的选择方法简介于下:
(一)环氧树脂的选择
1、 从用途上选择
作粘接剂时最好选用中等环氧值(0.25-0.45)的树脂,如6101、634;作浇注料时最好选用高环氧值(>0.40)的树脂,如618、6101;作涂料用的一般选用低环氧值(<0.25)的树脂,如601、604、607、609等。
2、 从机械强度上选择
环氧值过高的树脂强度较大,但较脆;环氧值中等的高低温度时强度均好;环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的大小有关,环氧值高固化后交联度也高,环氧值低固化后交联度也低,故引起强度上的差异。
3、 从操作要求上选择
不需耐高温,对强度要求不大,希望环氧树脂能快干,不易流失,可选择环氧值较低的树脂;如希望渗透性也,强度较好的,可选用环氧值较高的树脂。
(二)、固化剂的选择
1、固化剂种类:
常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺,另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂,加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。
环氧值是鉴定环氧树脂质量的最主要指标,环氧树脂的型号划分就是根据环氧值的不同来区分的。环氧值是指100克树脂中所含环氧基的克当量数。
2、固化剂的用量
(1)胺类作交联剂时按下式计算:
胺类用量=MG/Hn
式中:
M=胺分子量
Hn=含活泼氢数目
G=环氧值(每100克环氧树脂中所含的环氧当量数)
改变的范围不多于10-20%,若用过量的胺固化时,会使树脂变脆。若用量过少则固化不完善。
(2)用酸酐类时按下式计算:
酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:
M=酸酐分子量
G=环氧值(0.6~1)为实验系数
3、 选择固化剂的原则:固化剂对环氧树脂的性能影响较大,一般按下列几点选择。
(1)、从性能要求上选择:有的要求耐高温,有的要求柔性好,有的要求耐腐蚀性好,则根据不同要求选用适当的固化剂。
(2)、从固化方法上选择:有的制品不能加热,则不能选用热固化的固化剂。
(3)、从适用期上选择:所谓适用期,就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时止的时间。要适用期长的,一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。
(4)、从安全上选择:一般要求毒性小的为好,便于安全生产。
(5)、从成本上选择。
(三)、改性剂的选择
改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。常用改性剂有:
(1)、聚硫橡胶:可提高冲击强度和抗剥性能。
(2)、聚酰胺树脂:可改善脆性,提高粘接能力。
(3)、聚乙烯醇叔丁醛:提高抗冲击鞣性。
(4)、丁腈橡胶类:提高抗冲击鞣性。
(5)、酚醛树脂类:可改善耐温及耐腐蚀性能。
(6)、聚酯树脂:提高抗冲击鞣性。
(7)、尿醛三聚氰胺树脂:增加抗化学性能和强度。
(8)、糠醛树脂:改进静弯曲性能,提高耐酸性能。
(9)、乙烯树脂:提高抗剥性和抗冲强度。
(10)、异氰酸酯:降低潮气渗透性和增加抗水性。
(11)、硅树脂:提高耐热性。
聚硫橡胶等的用量可以在50-300%之间,需加固化剂;聚酰胺树脂、酚醛树脂用量一般为50-100%,聚酯树脂用量一般在20-30%,可以不再另外加固化剂,也可以少量加些固化剂促使反应快些。
一般说来改性剂用量越多,柔性就愈大,但树脂制品的热变形温度就相应下降。
为改善树脂的柔性,也常用增韧剂如:邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
(四)、填料的选择
填料的作用是改善制品的一些性能,并改善树脂固化时的散热条件,用了填料也可以减少环氧树脂的用量,降低成本。因用途不同可选用不同的填料。其大小最好小于100目,用量视用途而定。常用填料简介如下:
填料名称 作用
石棉纤维、玻璃纤维 增加韧性、耐冲击性
石英粉、瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂 提高硬度
氧化铝、瓷粉 增加粘接力,增加机械强度
石棉粉、硅胶粉、高温水泥 提高耐热性
石棉粉、石英粉、石粉 降低收缩率
铝粉、铜粉、铁粉等金属粉末 增加导热、导电率
石墨粉、滑石粉、石英粉 提高抗磨性能及润滑性能
金刚砂及其它磨料 提高抗磨性能
云母粉、瓷粉、石英粉 增加绝缘性能
各种颜料、石墨 具有色彩
另外据资料报导适量(27-35%)P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在树脂中能在高热度、压力下保持粘接性。
(五)、稀释剂的选择
其作用是降低粘度,改善树脂的渗透性。稀释剂可分惰性及活性二大类,用量一般不超过30%。常用稀释剂如下:
活性稀释剂
名称 牌号 用途 备注
二缩水甘油醚 600 ~30% 需多加计算量固化剂
多缩水甘油醚 630 同上 同上
环氧丙烷丁基醚 660 ~15% 同上
环氧丙烷苯基醚 690 同上 同上
二环氧丙烷乙基醚669 同上 同上
三环氧丙烷丙基醚662 同上 同上
惰性稀释剂
名称 用量 备注
二甲苯 ~15% 不需多加固化剂
甲苯 同上 同上
苯 同上 同上
丙酮 同上 同上
在加入固化剂之前,必须对所使用的树脂、固化剂、填料、改性剂、稀释剂等所有材料加以检查,应符合以下几点要求:
(1)、不含水份:含水的材料首先要烘干,含少量水的溶剂应尽量少用。
(2)、纯度:除水份以外的杂质含量最好在1%以下,若杂质在5-25%时虽也可使用权,但须增加配方的百分比。少量使用时用试剂级较好。
(3)、了解各材料是否失效。
在缺少验收条件的厂,使用前最好按配方做个小样试验。
(六)、固化的三个阶段
1. 液体-操作时间
操作时间(也是工作时间或使用期)是固化时间的一部份,混合之后,树脂/固化剂混合物仍然是液体和可以工作及适合应用。为了保证可靠的粘接,全部施工和定位工作应该在固化操作时间内做好。
2.凝胶-进入固化
混合物开始进入固化相(也称作熟化阶段),这时它开始凝胶或“突变”。这时的环氧没有长时间的工作可能,也将失去粘性。在这个阶段不能对其进行任何干扰。它将变成硬橡胶似的软凝胶物,你用大拇指将能压得动它。
因为这时混合物只是局部固化,新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接,因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。无论如何,接近固化的混合物这些能力在减小
3. 固体-最终固化
环氧混合物达到固化变成固体阶段,这时能砂磨及整型。这时你用大拇指已压不动它,在这时环氧树脂约有90%的最终反应强度,因此可以除去固定夹件,将它放在室温下维持若干天使它继续固化。
这时新使用的环氧树脂不能与它进行化学链接,因此该环氧表面必须适当地进行预处理如打磨,才能得到好的粘接机械强度。
㈢ 玻璃纤维板是怎么做的
环氧树脂和玻璃纤维布就是制备玻璃纤维板的主要的材料,还要有固化剂,促进剂,胶衣树脂等
想韧性好的话就在环氧树脂里加一些增韧剂,有很多,自己搜一下吧.
㈣ 环氧板加工方式与优势介绍
导语:世纪的人们的生活变得越来越便利,这都是因为生活中有很多的新的发明,而这些具有高功能的发明都离不开新原料的发明,环氧板无疑就是最好的例子。环氧板的用途十分广泛,无论在我们的日常生活中还是在制造型企业中都有着很大的用途,并且十分重要,下面就让小编为大家介绍一下环氧板的相关背景简介以及加工流程介绍。
简介:
环氧板又称环氧玻璃纤维板,环氧酚醛层压玻璃布板,环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
环氧板加工方式:
1、钻孔
这是PCB线路板厂常见的加工方式,无论是PCB的测试治具,抑或PCB的后期处理都会历经“钻孔”,大点的PCB厂通常都自设钻房,钻房通常跟治具联系比较密切,而钻房的工作也不是轻松的活儿,不过相对比较自由,通常钻房用到的耗材和设备是专用钻机,钻嘴,胶粒,木垫板,铝垫板等,钻嘴损耗和垫板的损耗巨大,很多小公司通常供应一家厂得钻嘴和铣刀就发大财了;
2、电脑锣
电脑锣是广东和香港的叫法,通俗点说是CNC或数控,也有称之为加工中心的,其实都是一个意思,电脑锣的功能就非常强大了,这里面又分为平面和斜面(或称之为曲面),斜面范畴相对小很多,而平面的电脑锣就非常广泛了,诸如绝缘垫片,绝缘杆,游星轮等小加工件均使用电脑锣的方式加工环氧板,电脑锣最大的特点就是灵活,快速,功能强大,是目前最好也最常用的加工方式;
3、分切
这个是市场上最常见也是最普通的加工方式,一般的门店都有个切板机分切板材之用,而这种通常都比较粗糙,公差之大可控制在5mm以内
4、铣床/车床
这种加工方式加工出来的产品,通常都是零部件之类的产品,因为铣床和车床本来大多就是用于五金零件加工用的,不过普通的铣床和车床加工速度慢是一大特点,所以如果专靠这种环氧板加工方式的话,公司的寿命就会大打折扣,不过做治具的话,这两种设备是必备的,也就是说如果加工厚度较厚的环氧板的话,铣床和车床是不二选择;
优势:
1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
2、固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0~180℃温度范围内固化。
3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。
4、收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。
5、力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。
以上就是小编为大家介绍的关于环氧板的加工方式以及简介知识分享,环氧板有很多的优点,上文小编有为大家列举出来,大家可以参考一下。环氧板在一些制造工业上有着举足轻重的地位,很多时候环氧板是不能够被其它的任何物品取代的,这也是它之所以十分重要的原因。小编的介绍就到处结束了,希望可以帮助到需要帮助的朋友们。
㈤ 想了解玻璃纤维的制作工艺和制作流程,越详细越好,多谢
纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺
一、前言
相比传统材料,复合材料具有一系列不可替代的特性,自二次大占以来发展很快。尽管产量小(据法国Vetrotex公司统计,2003年全球复合材料达700万吨),但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%,以中国(含台湾省)、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻班纤维增强塑料(玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”)逾90万吨,已居世界第二位(美国2003年为169万吨,日本不足70万吨)。
复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成:
增强材料:在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能,如玻璃钢中的玻璃纤维,CFRP(碳纤维增强塑料)中的碳纤维素就是增强材料。
基体:构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢(GRP)中的树脂(本文谈到的环氧树脂)就是基体。 y
按基体材料不同,复合材料可分为三大类:
树脂复合材料
金属基复合材料
无机非金属基复合材料,如陶瓷基复合材料。
本文讨论环氧树脂基复合材料。
1、为什么采用环氧树脂做基体?
固化收缩率代低,仅1%-3%,而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%;
粘结力强;
有B阶段,有利于生产工艺;
可低压固化,挥发份甚低;
固化后力学性能、耐化学性佳,电绝缘性能良好。
值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯权势脂为佳,然耐酸性差;固化后一般较脆,韧性较差。
2、环氧玻璃钢性能(按ASTM)
以FW(纤维缠绕)法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例,将其与钢比较。
表1 GF/EPR与钢的性能比较
玻璃含量 GF/EPR(玻纤含量80wt%) AISI1008 冷轧钢
相对密度 2.08 7.86 V
拉伸强度 551.6Mpa 331.0MPa
拉伸模量 27.58GPa 206.7GPa
伸长率 1.6% 37.0%
弯曲强度 689.5MPa
弯曲模量 34.48GPa
压缩强度 310.3MPa 331.0MPa
悬臂冲击强度 2385J/m
燃烧性(UL-94) V-O
比热容 535J/kg•k 233J/kg•k
膨胀系数 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1
热变形温度 204ºC(1.82MPa)
热导率 1.85W/m•k 33.7W/m•k
介电强度 11.8×106V/m
吸水率 0.5%(24h)
表2 几种常用材料与复合材料的比强度和比模量
材料名称 密度g/cm3 拉伸强度×104MPa 弹性模量×106MPa 比强度×106cm 比模量×109cm
钢 7.8 10.10 20.59 0.13 0.27
铝 2.8 4.61 7.35 0.17 0.26
钛 4.5 9.41 11.18 0.21 0.25
玻璃钢 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21
碳纤维/环氧树脂 1.45 14.71 13.73
碳纤维/环氧树脂 1.6 1049 23.54
芳纶纤维/环氧树脂 1.4 13.73 7.85
硼纤维/环氧树脂 2.1 13.53 20.59
硼纤维/铝 2.65 9.81 19.61 0.75 c2
二、纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介
1、手糊成型 (hand lay up)
(1)概要 依次在模具表面上施加
脱模剂
胶衣
一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)
一层纤维增强材料(玻纤、芳纶、碳纤维......),纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料,并驱除气泡,压实基层。铺层操作反复多次,直到达到制品的设计厚度。
树脂因聚合反应,常温固化。可加热加速固化。
(2)原材料 F gb NG ^
树脂 不饱和聚酯树脂、已烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。
纤维 玻纤、碳纤、芳纶等。虽然厚的芳纶织物难于手工将树脂浸透,亦可用。
芯材 任意。
(3)优点
1)适合少量生产;
2)可室温成型,设备投资少,模具折旧费低;
3)可制造大型制品和型状复杂产品;
4)树脂和增强材料可自由组合,易进行材料设计;
5)可采用加强筋局部增强,可嵌入金属件;
6)可用胶衣层获得具有自由色彩和光泽的表面(如开模成型则一面不平滑);
7)玻纤含量较喷射成型高。
无捻粗纱布 50%左右
织物 35%-45%
短切原丝毡 30%-40%
(4)缺点
1)属于劳动密集型生产,产品质量由工人训练程度决定; ;
2)玻纤含量不可能太高;树脂需要粘度较低才易手工操作,溶剂/苯乙烯量高,力学与热性能受限制;
3)手糊用树脂分子量低;通常可能较分子量高的树脂有害于人的健康和安全。
(5)典型产品
舰艇、风力发电机叶片、游乐设备、冷却塔壳体、建筑模型。
2、树脂传递成型(RTM)
(1)概要
RTM是一种闭模低压成型的方法。
将纤维增强材料置于上下模之间;合模并将模具夹紧;在压力下注射树脂;树脂固化后打开模具,取下产品。
树脂胶凝过程开始前,必须让树脂充满模腔,压力促使树脂快速传递到模个内,浸渍纤维材料。
RTM是一低压系统,树脂注射压力范围0.4-0.5MPa,当制造高纤维含量(体积比超过50%)的制品,如航空航天用零部件时,压力甚至达0.7MPa。
纤维增强材料有时可预先在一个模具内预成型大致形状(带粘结剂),再在第二个模具内注射成型。 为了提高树脂浸透纤维能力,可选择真空辅助注射(VARI-vacuum saaistedrsin injection)。
注意树脂一经将纤维材料浸透,树脂注口要封闭,以便树脂固化。注射与固化可在室温或加热条件下进行。模具可以复合材料与钢材料 制作。若采用加热工艺。宜用钢模。
(2)原材料
树脂:一般多用环氧、不饱和聚酯、乙烯基脂及酚醛;当加温时,高温树脂台双马列来酰亚胺树脂亦可用。
法国 Vetrotex公司开发了热塑性树脂RTM。
纤维:任意。常用玻纤连续毡、缝编材料(其纤维间的缝隙得于树脂传递)、无捻粗纱布;玻纤与热塑性塑料的复合纱及其织物与片材(法国Vetrotex商品名TWINTEX)。
芯材:不用蜂窝,因蜂窝空格全被树脂填满,压力会导致其破坏。可用耐溶剂发泡材料PU、PP、CL、VC等。
(3)优点
1)制品纤维含量可较高,未被树脂浸得部分非常少;
2)闭模成型,生产环境好;
3)劳动强度低,对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成型低;
4)制品两面光,可作有表面胶衣的制品,精度也比较高;
5)成型周期较短;
6)产品可大型化;
7)强度可按设计要求具有方向性;
8)可与芯村、嵌件一体成型;
9)相对注射设备与模具成本较低。
(4)缺点
1)不易制作较小产品;
2)因要承压,故模具较手糊与喷射工艺用模具要重和复杂,价位也高一些;
3)能有未被浸渍的材料,导致边角料浪费。
(5)典型产品
小型飞机与汽车零部件、客车座椅、仪表壳
3、纤维缠绕(FW)
(1)概要
通常采用直接无捻粗纱作为增强材料。粗纱排列在纱架上。粗纱自纱架上退绕,通过张力系统、树脂槽、绕丝嘴,由小车带动其往复移动并缠绕在回转的芯轴(模)上。纤维缠绕角度与纤维排列密度根据强度设计,并由芯轴(模)转速与小车往复速度之比,精确地控制。固化后将缠绕的复合材料制品脱模。
对某些两端密闭的产品不用脱模,芯模即包在复合材料产品内,作为内衬。
(2)原材料
树脂:任意。环氧、不饱和聚酯、乙烯基脂及酚醛树脂。
纤维:任意。无捻粗纱、缝编和无纺织物。生产管罐时,常用表面毡、短切原丝作为内衬材料。
芯材:可用。虽然复合材料制品通常是单一壳体,一般不用。
(3)优点
1)因为纤维迳直以合理的线形铺设,承担负荷,故复合材料制品的结构特性可非常高;
2)由于同内衬层组合,可制得耐腐蚀、耐压、耐热的制品;
3)可制造两端封闭的制品;
4)铺放材料快、经济、用无捻粗纱,材料费用低;
5)可采用树脂计量,然浸胶后的纤维通过挤胶或口模,控制树脂含量;
6)可大理生产和自动化;
7)机械成型,复合材料材质及方向性均匀,质量稳定。
(4)缺点
1)制品形状限于圆柱形或其它回转体;
2)纤维不易沿制品长度方向精确排列;
3)对于大型制品,芯模成本高;
4)成品外表不是“模制”的,不尽人意;
5)对于承受压力的制品,如选择树脂不合适或无内衬,就易发生渗漏。
(5)典型产品 '
管道、贮罐、气瓶(消防呼吸气瓶、压缩天然气瓶等)、固体火箭发动机壳体。
4、RIM(Reaction Injection Molding一反应注射成型)
(1)概要
将两种或两种以上的组分在混合区低压(0.5MPa)混合后,即在低压(0.5-1.5MPa)下注射到闭模中反应成型,此即为工艺过程。若组分一为多元醇,一为异氰酸酯,则反应生成聚氨酯 。为增加强度,可直接在一种组分内行加入磨碎玻纤原丝和(或)填料。弈可采用长纤维(如连续纤维毡、织物、复合毡、短切原丝等的预成型物等)增强,在注射前,将长纤维增强材料预先置模具内。用此法可得到高力学性能的制品。这种工艺称为SRIM(Structural Reaction Injection Molding-结构反应注射成型)。
(2)原材料
树脂:常用聚氨酯体系或聚氨酯/脲混合体系;亦可采用环氧、尼龙、聚酯等基本;
纤维:常用长0.2-0.4mm的磨碎玻璃纤维;
芯材:不用。
(3)优点
1)制造成本比热塑性塑料注射工艺低;
2)可制造大尺寸、开头复杂的产品;
3)固化快,适于快速生产。
(4)缺点
采用磨碎玻璃纤维增强原料费用高,荐用矿物复合材料取代之。
(5)主要产品
汽车仪表盘、保险杠、建筑门、窗、桌、沙发、电绝缘件。
5、拉挤成型 (Pultrusion)
(1)概要
主要采用玻璃纤维无捻粗纱(使用前预先放置在纱架上),它提供纵向(沿生产线方向)增强。
其它类型的增强有连续原丝毡、织物等,它们补充横向增强,表面毡则用于提高成品表面质量。树脂中可加入填料,改进型材料性能(如阻燃),并降低成本。
拉挤成型的程序是
1)使玻璃纤维增强材料浸渍树脂;
2)玻璃纤维预成型后进入加热模具内,进一步浸渍(挤胶)、基本树脂固化、复合材料定型;
3)将型材按要求长度切断。 现在已有变截面的、长度方向呈弧型的拉挤制品成型技术。 拉挤成型将增强材料浸渍树脂有两种方式:
胶槽浸渍法:通常采用此法,即将增强材料通过树脂槽浸胶,然后进入模具。此法设备便宜作业性好,适于不饱和聚酯树脂,乙烯基酯树脂。
注入浸渍法(图6):玻纤增强材料进入模具后,被注入模具内的树脂所浸渍。此法适于凝胶时间短、粘度高、生产附产物的树脂基体,如酚醛、环氧、双马来酰亚胺树脂。
(2)原材料
树脂:常用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂;
纤维:拉挤用玻璃纤维无捻粗纱、连续毡、缝编毡、缝编复合毡、织物、玻纤表面毡、聚酯纤维表面毡等;
芯材:一般不用,现有以PU发泡材料为芯材,外为连续拉挤框型型材,作为保温墙板的。
(3)优点
1)典型拉挤速度0.5-2m/min,效率较高,适于大批量生产,制造长尺寸制品;
2)树脂含量可精确控制;
3)由于纤维呈纵向,且体种比可较高(40%-80%),因而型材轴向结构特性可非常好;
4)主要用无捻粗纱增强,原材料成本低,多种增强材料组合使用,可调节制品力学性能;
5)制品质量稳定,外观平滑。
(4)缺点
1)模具费用较高;
2)一般限于生产恒定横截面的制品。
(5)典型产品
建筑屋顶横梁、椽子、门窗框架型材、墙板、石油开采抽油杆、帐篷竿、梯子、桥梁、工具把、手机微波站罩壳、汽车板簧、传动轴、电缆管、光纤光缆芯、钓鱼竿、隔栅、汽车空调器罩、扩轨罩。 0}1x p* V
6、真空袋法法成型(Vacuum bag process)
(1)概要 :
此法是手糊法与喷射法的延伸。将手糊或喷射好的积层在树脂的A阶段与模具在一 起,在积层上覆以橡胶袋,周边密封,在后用真空泵抽真空,积层从而受到不大于1个气压的压力,而被压实、成型。
(2)原材料
树脂:主要采用环氧树脂、酚醛树脂。不饱和聚酯树脂与乙烯基酯树脂则因真空泵将树脂中的苯乙烯(交联剂)过度抽出,可能会造成问题,故一般不用;
纤维:同手糊法;
芯材:任意。
(3)优点
1)采用普通的湿法铺层技术,通常可获得高纤维含量的制品;
2)可制造大尺寸产品;
3)产品两面光;
4)较湿法铺层浸胶孔隙率低;
5)由于压力,树脂流经结构纤维,纤维得以较好地浸渍树脂;
6)有利于操作人员健康和安全;真空袋减少了固化时逸出的挥发性物质。
(4)缺点
1)额外的工艺过程增加了劳动力和袋材成本;
2)要求操作人员有较高的技术熟练水平;
3)树脂混合和含量控制基本上仍然取决于操作人员的技术;
4)生产效率不高。
(5)典型产品
艇、赛车、芯材粘结、飞机鼻锥雷达罩、机翼、方向舵。
7、树脂膜熔浸成型(RFI-Resin Film Infusion)
(1)概 要
将干强物与树脂片(树脂片系放在一层脱模纸上提供)交替铺放在模具内。铺层被真空袋包覆,藉真空泵抽真空,将干织物内空气抽出。然后加热,令树脂熔化并流浸已抽出空气的织物,然后经过一事实上时间即固化。
(2)原材料
树脂:一般仅用环氧树脂; ¬
纤维:任意;
芯材:许多种芯材都可以使用,由于工艺过程中温度高,对PVC泡沫需要专门处理,以免泡沫损坏。
(3)优点
1)空隙率低,可精确获得高的纤维含量;
2)铺层清洁,有利于健康和安全(似预浸);
3)可较预浸法成本低,此为主要的优点;
4)由于树脂仅能过织物厚度方向传递,故树脂未浸到白斑区可较SCRIMP(西曼复合材料公司树脂参入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process)少。
(4)缺点
1)目前仅用于宇航工业,还未推广;
2)虽然宇航工业用高压釜系统产非总是需要,但加热室和真空袋系统对于复合材料固化,总是不可少的;
3)模具要求能经受树脂膜片的工艺温度(低温固化即需60-100ºC);
4)要求所用芯材能经受工艺温度和压力;
(5)典型产品
飞机雷达罩、舰艇声纳整流罩。
8、预浸料(高压釜)成型
(1)概要
预先在加热、加压或使用溶剂的条件下,将织物和(或)纤维预先用预催化树脂预浸渍。固化剂大多能在环境温度下,让预浸材料贮存几周或几个月,仍能保质使用。当要延长保持期,材料须在冷冻条件下贮存。树脂通常在环境温度下呈临界固态。故触摸预浸材料时有轻微的黏附感,象胶带似的。制作单向预浸渍材料的纤维直接由纱架下来,与树脂结合。预浸渍材料用手或机械铺于模具表面,通过真空袋抽真空,并通常加热到120-180ºC。使树脂重新流动,并最终固化。盛开附加压力通常藉助高压釜(实际上是一座压力加热罐)提供,它能对铺层施加达5个大气压的压力。
(2)原材料
树脂:通常用环氧树脂,不饱和聚酯树脂、酚醛树脂及高温树脂,如聚酰亚胺、氰酸酯、双马来酰亚胺树脂等;
纤维:任意。虽然由于在工艺过程中,高温分对芯材有些影响,需要采用某些专门的泡沫芯材。
(3)优点
1)预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量;可以可靠地得到高纤维含量。
2)材料于操作人员十分安全,无碍健康,操作清洁;
3)单向带纤维成本最低,因为毋须将纤维预先转为织物的二次加工过程;
4)由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂,树脂化学性能力学和热性能可以是最适宜的;
5)材料有效时间长(室温下可保质数月),这意味着可优化结构、复合材料易铺层;
6)可能实现自动化和节省劳动力。
(4)缺点
1)对于预浸织物,材料成本高;
2)通常要对高压釜固化复合材料制品,耗费大、作业慢、制品尺寸受限制;
3)模具需能承受作业温度;
4)芯材需要承受作业温度和压力。
(5)典型产品
飞机结构复合材料(如机翼和尾翼)、卫星与运载火箭结构件(太阳能电池基板、夹层结构板、卫星接口支架、火箭整流罩等)、赛车、运动器材(如网球拍、滑雪板等)。
9、低温 固化预浸料成型
(1)概要
低温固化预浸料完全按通常的预浸料方法制备,但树脂的化学性质使其得以在60-100ºC温度下固化。在60ºC时,材料可操作保持期可小到限于1个星期,但亦可延长到几个月。树脂系统的流动截面适于采用真空袋压力,避免采用高压釜。
(2)材料 |
树脂:一般仅采用环氧树脂;
纤维:任意,同通常的预浸料;
芯材:任意,虽然一般 的PVC泡沫需要特别注意。
(3)优点
1)具有传统预浸料法所具备的(1)-(6)条优点;
2)模具材料较便宜,如木材亦可用,因其固化温度较低故;
3)可容易地制造大型结构。因为仅需真空袋压力;固化温度低,可采用简单的热空气循环加热室(经常就地建造大于制品的加热室 )
4)可采用普通的PVC泡沫芯材,略作处理即可;
5)能耗低。
(4)缺点
1)材料成本仍高于预浸织物;
2)需加热室和真空袋系统,以固化制品;
3)模具需能经受高于环境温度的温度(常用60-100ºC);
4)仍有能耗,因需高于环境温度固化。
(5)典型产品
高性能风力发电机叶片、赛艇、救生艇、火车用零部件。
10、SCRIMP,RIFT,VARTM
图11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意图
(1)概要
SCRIMP(Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼复合材料公司树脂渗透成型法),RIFT(Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具树脂渗透法) ,VARTM(Vscuum Assisted Transfer Molding—真空辅助树脂传递成型)这三种工艺原理相似。
将织物作为干铺层材料入模内,如同RTM。然后覆以剥离保护层和缝编非结构织物。整个铺层用真空袋覆罩好。袋无渗漏后,让树脂流到积层。树脂很容易流经非结构织物而在整个铺层分布。SCRIMP法在真空袋与铺层之间可置加压模块,利于提高制作表观与结构密实度。
(2)材料
树脂:常和环氧树脂、不饱和聚酯和乙烯基酯树脂;
纤维:任意种类普通织物。这些工艺方法缝编材料很好用,因其间隙使得树脂快速流动;
芯材:除蜂窝外,各种芯材均可用。
(3)优点
1)同RTM,但制品仅一面光,不似RTM两面光;
2)由于模具一半是真空袋,主模具仅需较低强度,故模具成本甚低;
3)可制造大尺寸产品;
4)通常的湿法铺层工具可改进以用于这些成型法;
5)一次作业即可生产芯材结构。
(4)缺点
1)要完成好相对复杂的操作过程;
2)树脂粘度必须非常低,限制了制品的力学性能;
3)铺层未浸到树脂而造成的废品浪费甚大;
4) SCRIMP的一些工艺要素已被专利所限。
(5)典型产品
小艇半成品、列车和卡车车身面板。
㈥ 请问,玻璃纤维-环氧树脂复合材料的热压灌成型中,固化温度和玻璃化温度的区别,如果可以请举例说明下。
那张图引入Tg的指标只是针对加温固化过程,热固完成后,玻璃化温度的概念对玻版璃纤维-环氧树脂复合材料是权没有意义的,继续加热的话,还没达到所谓玻璃化温度,热固性树脂就分解了。热塑与热固的差别就在这里。
如果硬要引入Tg的概念的话,也可以这样推测一下,玻璃钢的玻璃化温度在300度以上,而橡胶的玻璃化温度在-70度以下,所以常温下,橡胶是高弹态,玻璃钢是玻璃态。
㈦ 用环氧树脂和玻璃纤维制作的玻璃钢,加什么偶联剂好加多少怎么加求高人指点
环氧用的玻纤就好啦
㈧ 石膏模具和环氧树脂玻璃纤维布怎么做出成品
咨询记录 · 回答于2021-08-05