❶ 复合材料都包括哪些方面,哪方面比较好
概念
复合材料(Composite materials),是以一种材料为基体(Matrix),另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。
[编辑本段]分类
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比,其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高,并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
60年代,为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要,先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合材料,其比强度大于4×106厘米(cm),比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别,将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同,先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250~350℃、350~1200℃和1200℃以上。先进复合材料除作为结构材料外,还可用作功能材料,如梯度复合材料(材料的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料(具有感觉、处理和执行功能,能适应环境变化的功能复合材料)、仿生复合材料、隐身复合材料等。
[编辑本段]性能
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
[编辑本段]成型方法
复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多,有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下,通过施加压力实现成型,包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后,充填到增强体材料中,包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。
[编辑本段]应用
复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤后易修理,便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性,生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。
复合材料的发展和应用
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。
随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长,而亚洲的日本则因经济不景气,发展较为缓慢,但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计,2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%,年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍,达到4%~6%。2000年,美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。总体而言,亚洲的复合材料仍将继续增长,2000年的总产量约为145万吨,预计2005年总产量将达180万吨。
从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达7.5万吨,汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料,在北美已被大量用作托盘和包装箱,用以替代木制产品;而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。
另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。
树脂基复合材料的增强材料
树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。
1、玻璃纤维
目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比较理想的耐热防火材料,用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件,大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止,我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中,只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模的产业,现阶段年产可达500吨。
2、碳纤维
碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能,首先在航空航天领域得到广泛应用,近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测,土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间,宇航用碳纤维的年增长率估计为31%,而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低,相当于国外七十年代中、末期水平,与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。
3、芳纶纤维
20世纪80年代以来,荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场,年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高,因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件(如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等)、舰船(如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等)、汽车(如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等)以及耐热运输带、体育运动器材等。
4、超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。
5、热固性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体,以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度,广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143万吨,1997年为148万吨,1999年150万吨,2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂,据不完全统计,目前我国环氧树脂生产企业约有170多家,总生产能力为50多万吨,设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点,因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨,其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨,进口4万吨。乙烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂,其特点是耐腐蚀性好,耐溶剂性好,机械强度高,延伸率大,与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好,耐疲劳性能好,电性能佳,耐热老化,固化收缩率低,可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂,已广泛用于贮罐、容器、管道等,有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。
1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品,70年代后开始转向民用。从1987年起,各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂(美、德、荷、英、意、日)和环氧树脂(日、德)生产技术;在成型工艺方面,引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等,形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系,截止2000年底,我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家,已有51家通过ISO9000质量体系认证,产品品种3000多种,总产量达73万吨/年,居世界第二位。产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。在建筑方面,有内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等;在石油化工方面,主要用于管道及贮罐;在交通运输方面,汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件,火车上有车厢板、门窗、座椅等,船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等;在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模;在航空航天及军事领域,轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。
热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的,主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。根据使用要求不同,树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料,纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势,该品种的复合材料发展较快,欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。
高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多,基体以PP、PA为主。产品有管件(弯头、三通、法兰)、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型管道、GMT模压制品(如吉普车座椅支架)、汽车踏板、座椅等。玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。
滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性。滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用,如用作通风系统零部件,仪表盘和自动刹车控制杠等,例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳。
云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点,利用云母/聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百叶窗等部件,利用该材料的阻尼性可制作音响零件,利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。
我国的热塑性树脂基复合材料的研究开始于20世纪80年代末期,近十年来取得了快速发展,2000年产量达到12万吨,约占树脂基复合材料总产量的17%,,所用的基体材料仍以PP、PA为主,增强材料以玻璃纤维为主,少量为碳纤维,在热塑性复合材料方面未能有重大突破,与发达国家尚有差距。
我国复合材料的发展潜力和热点
我国复合材料发展潜力很大,但须处理好以下热点问题。
1、复合材料创新
复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用,具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年,亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%,目前亚洲人均消费量仅为0.29kg,而美国为6.8kg,亚洲地区具有极大的增长潜力。
2、聚丙烯腈基纤维发展
我国碳纤维工业发展缓慢,从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看,发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。
3、玻璃纤维结构调整
我国玻璃纤维70%以上用于增强基材,在国际市场上具有成本优势,但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距,必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡,推进玻纤与玻钢两行业密切合作,促进玻璃纤维增强材料的新发展。
4、开发能源、交通用复合材料市场
一是清洁、可再生能源用复合材料,包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器;二是汽车、城市轨道交通用复合材料,包括汽车车身、构架和车体外覆盖件,轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等;三是民航客机用复合材料,主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%,主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。我国未来20年间需新增支线飞机661架,将形成民航客机的大产业,复合材料可建成新产业与之相配套;四是船艇用复合材料,主要为游艇和渔船,游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场,由于我国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢,但复合材料特有的优点仍有发展的空间。
5、纤维复合材料基础设施应用
国内外复合材料在桥梁、房屋、道路中的基础应用广泛,与传统材料相比有很多优点,特别是在桥梁上和在房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场广阔。
6、复合材料综合处理与再生
重点发展物理回收(粉碎回收)、化学回收(热裂解)和能量回收,加强技术路线、综合处理技术研究,示范生产线建设,再生利用研究,大力拓展再生利用材料在石膏中的应用、在拉挤制品中的应用以及在SMC/BMC模压制品中的应用和典型产品中的应用。
21世纪的高性能树脂基复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度、高湿热环境下使用的复合材料为重点,构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。组织系统上将是联盟和集团化,这将更充分的利用各方面的资源(技术资源、物质资源),紧密联系各方面的优势,以推动复合材料工业的进一步发展。
❷ 求一些热固性的材料的介绍,最好是优点缺点都发出来
环氧树脂:
(一)、环氧树脂的概念:
环氧树脂是指高分子链结构中含有两个或两个以上环氧基团的高分子化合物的总称,属于热固性树脂,代表性树脂是双酚A型环氧树脂。
(二).环氧树脂的特点(通常指双酚A型环氧树脂)
1.单独的环氧树脂应用价值很低,它需要与固化剂配合使用才有实用价值。
2.高粘接强度:在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列。
3.固化收缩率小,在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小,这也是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如:
酚醛树脂胶:8—10% ; 有机硅树脂胶:6—8%
聚酯树脂胶:4—8% ; 环氧树脂胶:1—3%
若经过改性加工后的环氧树脂胶收缩率可降为0.1—0.3%,热膨胀系数为6.0×10-5/℃
4.耐化学性能工好:在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用两年;而在50%H2SO4和10%HNO3常温浸泡半年;10%NaOH(100℃)浸泡一个月,性能保持不变。
5.电绝缘性优良:环氧树脂的击穿电压可大于35kv/mm
6.工艺性能良好、制品尺寸稳定、耐性良好和吸水率低。
双酚A型环氧树脂的优点固然好,但也有其缺点:
①.操作粘度大,这在施工方面显的有些不方便
②.固化物性脆,伸长率小。
③.剥离强度低。
④.耐机械冲击和热冲击差。
(三).环氧树脂的应用与发展
1.环氧树脂的发展史:
环氧树脂是1938年由P.Castam申请瑞士专利,由汽巴公司在1946年研制出最早的环氧粘接剂,1949年美国的S.O.Creentee研制了环氧涂料,我国于1958年开始环氧树脂的工业化生产。
2.环氧树脂的应用:
①涂料工业:环氧树脂在涂料工业中需用量最大,目前较广泛使用的有水性涂料、粉末涂料和高固分涂料。可广泛用于管道容器、汽车、船舶、航天、电子、玩具、工艺品等行业。
②电子电器工业:环氧树脂胶可用于电气绝缘材料,例如整流器、变压器的密封灌注;电子元器件的密封保护;机电产品的绝缘处理与粘接;蓄电池的密封粘接;电容器、电阻、电感器的表面披覆。
③五金饰品,工艺品、体育用品品行业:可用于标牌、饰品、商标、五金、球拍、钓具、运动用品、工艺品等产品上。
④光电行业:可用于发光二极管(LED)、数码管、像素管、电子显示屏、LED灯饰等产品的封装、灌注和粘接。
⑤建筑工业:在道路、桥梁、地坪、钢铁结构、建筑、墙体涂料、堤坝、工程施工、文物修补等行业也会广泛用到。
⑥胶粘剂、密封剂和复合材料领域:如风力发电机叶片、工艺品、陶瓷、玻璃等各种物质之间的粘接,碳纤维板材的复合、微电子材料的密封等等。
(四).环氧树脂胶的特性
1、环氧树脂胶是在环氧树脂的基础上对其特性进行再加工或改性,使其性能参数等符合特定的要求,通常环氧树脂胶也需要有固化剂搭配才能使用,并且需要混合均匀后才能完全固化,一般环氧树脂胶称为A胶或主剂,固化剂称为B胶或固化剂(硬化剂)。
2、反映环氧树脂胶固化前的主要特性有:颜色、粘度、比重、配比、凝胶时间、可使用时间、固化时间、触变性(止流性)、硬度、表面张力等。
粘度(Viscosity):是指胶体在流动中所产生的内部摩擦阻力,其数值由物质种类、温度、浓度等因素决定。
凝胶时间:胶水的固化是从液体向固化转化的过程,从胶水开始反应起到胶体趋向固体时的临界状态的时间为凝胶时间,它由环氧树脂胶的混合量、温度等因素决定。
触变性:该特性是指胶体受外力触动(摇晃、搅拌、振动、超声波等)时,随外力作用由稠变稀,当外界因素停止作用时,胶体又恢复到原来时的稠度的现象。
硬度(Hardness):是指材料对压印、刮痕等外力的抵抗能力。根据试验方法不同有邵氏(Shore)硬度、布氏(Brinell)硬度、洛氏(Rockwell)硬度、莫氏(Mohs)硬度、巴氏(Barcol)硬度、维氏(Vichers)硬度等。硬度的数值与硬度计类型有关,在常用的硬度计中,邵氏硬度计结构简单,适于生产检验,邵氏硬度计可分为A型、C型、D型,A型用于测量软质胶体,C和D型用于测量半硬和硬质胶体。
表面张力(Surface tension):液体内部分子的吸引力使表面上的分子处于向内一种力作用下,这种力使液体尽量缩小其表面积而形成平行于表面的力,称为表面张力。或者说是液体表面相邻两部分间单位长度内的相互牵引力,它是分子力的一种表现。表面张力的单位是N/m。表面张力的大小与液体的性质、纯度和温度有关。
3、反映环氧树脂胶固化后特性的主要特性有:电阻、耐电压、吸水率、抗压强度、拉伸(引张)强度、剪切强度、剥离强度、冲击强度、热变形形温度、玻璃化转变温度、内应力、耐化学性、伸长率、收缩系数、导热系数、诱电率、耐候性、耐老化性等。
电阻(Resistivity):描述材料电阻特性通常用表面电阻或体积电阻。表面电阻简单地说就是同一表面上两电极之间所测得的电阻值,单位是Ω。将电极形状和电阻值结合在一起通过计算可得到单位面积的表面电阻率。体积电阻也叫体积电阻率、体积电阻系数,指通过材料厚度的电阻值,是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要指标。表示1cm2电介质对泄漏电流的电阻,单位是Ω•m或Ω•cm。电阻率愈大,绝缘性能愈好。
耐电压(Proof voltage):又称耐压强度(绝缘强度),胶体两端所加的电压越高,材料内电荷受到的电场力就越大,越容易发生电离碰撞,造成胶体击穿。使绝缘体击穿的最低电压叫做这个物体的击穿电压。使1毫米厚的绝缘材料击穿时,需要加上的电压千伏数叫做绝缘材料的绝缘耐压强度,简称耐电压,单位是:Kv/mm。绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系。温度越高,绝缘材料的绝缘性能越差。为保证绝缘强度,每种绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度,在此温度以下,可以长期安全地使用,超过这个温度就会迅速老化。
吸水率(Water absorption):是指物质吸水程度的量度。系指在一定的温度下把物质在水中浸泡一定时间所增加的质量百分数。
拉伸强度(Tensile strength):拉伸强度是胶体拉伸至断裂时的最大拉伸应力。有称扯断力、扯断强度、抗张力、抗张强度。单位为MPa。
剪切强度(Shear strength):也称抗剪强度,是指单位粘接面积上能够承受平行于粘接面积的最大载荷,常用的单位为MPa。
剥离强度(Peel strength):也称抗剥强度,是指每单位宽度所能承受的最大破坏载荷,是衡量线受力能力的,单位为kN/m。
伸长率(Elongation):是指胶体在拉力作用下长度的增加,以原长的百分数表示。
热变形温度(Heat deflection temperature under load):是指固化物耐热性的一种量度,是将固化物试样浸在一种等速升温的适宜传热介质中,在简支梁式的静弯曲负荷作用下,测出试样弯曲变形达到规定值时的温度,即为热变形温度,简称HDT。
玻璃化温度(Glass transition temperature):是指固化物从玻璃形态向无定形或高弹态或流态转变(或相反的转变)的较窄温度范围的近似中点,称为玻璃化温度,通常以Tg表示,是耐热性的一个指标。
收缩率(Shrinkage ration):定义为收缩量与收缩前尺寸之比的百分数,收缩量则为收缩前后尺寸之差。
内应力(Internal stress):是指在没有外力存在下,胶体(材料)内部由于存在缺陷、温度变化、溶剂作用等原因所产生的应力。
耐化学性(Chemical resistance):是指耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力。
阻燃性(Flame resistance):是指材料接触火焰时,抵制燃烧或离开火焰时阻碍继续燃烧的能力。
耐候性(Weatherability):是指材料曝露在日光、冷热、风雨等气候条件下的耐受性。
老化(Aging):固化后胶体在加工、贮存和使用过程中,由于受到外界因素(热、光、氧、水、射线、机械力和化学介质等)的作用,发生一系列物理或化学变化,使高分子材料交联变脆、裂解发粘、变色龟裂、粗糙起泡、表面粉化、分层剥落、性能逐渐变坏,以至丧失力学性能不能使用,这种变化的现象叫老化。
介电常数(Dielectric Constant):又称电容率、诱电率(Permittivity)。是指每“单位体积”的物体,在每一单位之“电位梯度”下所能储蓄“静电能量”(Electrostatic Energy)的多少。当胶体的“透电率”越大(表示品质越不好),而两逼近之导线中有电流工作时,就愈难到达彻底绝缘的效果,换言之就越容易产生某种程度的漏电。故绝缘材料的介质常数在通常情况下要愈小愈好。水的介电常数是70,很少的水分,会引起显著的变化。
4、环氧树脂胶大部分是热固型的胶,它有以下主要特点:温度越高固化越快;一次混合的量越多固化越快;固化过程中有放热现象等。
❸ 热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料有什么区别
简单来说,热固性是指加热能固化交联的,交联后的涂层不熔不溶,加热过程中有化学反应。热塑性是指加热后粉末能软化,但不会交联,加热过程中只有物理变化无化学反应。具体性能差异如下。
热塑性粉末涂料。热塑性粉末涂料是1950年开始出现的,它在喷涂温度下溶融,冷却时凝固成膜。由于加工和喷涂方法简单,粉末涂料只需加热熔化、流平、冷却或萃取凝固成膜即可,不需要复杂的固化装置。大多使用的原料都是市场上常见的聚合物,多数条件下都可满足使用性能的要求。但也存在某些不足,诸如熔融温度高,着色水平低,与金属表面粘着性差等。尽管如此,常用的热塑性粉末涂料仍表现出一些特有的性能,其中聚烯烃粉末涂料具有极好的耐溶剂性;聚偏氟乙烯涂料具有突出的耐候性;聚酰胺具有优异的耐磨性;聚氯乙烯具有较好的价格/性能比;热塑性聚酯粉末涂料具有外观漂亮、艺术性高等优点。这些特性使热塑性粉末涂料在涂料市场中占有很大比例。
热固性粉末涂料是指以热固性树脂作为成膜物质,加入起交联反应的固化剂经加热后能形成不溶不熔的质地坚硬涂层。温度再高该涂层也不会像热塑性涂层那样软化,而只能发生分解。由于热固性粉末涂料所采用的树脂为聚合度较低的预聚物,分子量较低,所以涂层的流平性较好,具有较好的装饰性,而且低分子量的预聚物经固化后,能形成网状交联的大分子,因而涂层具有较好防腐性和机械性能。故热固性粉末涂料发展尤为迅速。
❹ 固化剂是怎样发展的呢
固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂,是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变化过程,固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。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。 固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响。
固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂,是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变化过程,固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。
固化剂按化学成分分类1.脂肪族胺类 例如 乙烯基三胺 DETA 氨乙基哌嗪AE 2.芳族胺类 例如 间苯二胺m-PDA MPD 二氨基二苯基甲烷DDM HT-972 DEH-50 3.酰胺基胺类4.潜伏固化胺类5.尿素替代物。
❺ 树脂的主要用途是什么该行业发展前景怎么样
树脂是制造塑料的主要原料,也用来制涂料、黏合剂、绝缘材料等,合成树脂在工业生产中,被广泛应用于液体中杂质的分离和纯化,有大孔吸附树脂、离子交换树脂、以及一些用树脂。
树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态,有时也可以是液态的有机聚合物。
树脂定义
相对分子量不确定但通常较高,常温下呈固态、中固态、假固态,有时也可以是液态的有机物质。具有软化或熔融温度范围,在外力作用下有流动倾向,破裂时常呈贝壳状。
广义上是指用作塑料基材的聚合物或预聚物。一般不溶于水,能溶于有机溶剂。按来源可分为天然树脂和合成树脂;按其加工行为不同的特点又有热塑性树脂和热固性树脂之分。
合成树脂行业前景展望:
中国PP合成树脂在将来的几年里产量会有较大的增长,但生产仍然供不应求,中国已经成为全球最大的PP合成树脂净进口国。但由于国内产量很快增长,进口依存度总体上呈下降趋势。中国PP合成树脂未来几年内,表观消费量依然会保持较高增速,进口量将会增大。
同时,国家已出台一系列刺激经济计划及十大产业振兴规划,将拉动塑料产口的需求和消费,推动塑料行业发展。政府相继出台各种救市措施,包括4万亿元的投资项目,布置实施扩大内需的十项措施,加快铁路公路和机场等重大基础设施建设、加快城市电网改造等重大工程都会应用到聚氯乙烯塑料制品。2017年塑料制品产量都将有较大增长,增幅都将在50%以上,但是区域分布不平衡格局改变不大,能耗高、加工技术含量低、劳动密集型的产品逐渐流向经济欠发达地区。受塑料行业的需求拉动,合成树脂需求增长,市场前景广阔。
❻ 热固性塑料的交联作用知多少
交联配合剂对橡胶制品和热固性塑料制品的作用的共同点是通过交结联剂的作用发生化学反应,由线型的结构生成了三维的体型结构。不同点:主要是其产生的交联键不同。橡胶的交联与其使用的交联剂有关。其可以是-c-sx-c-,-c-c-等,而热固性塑料主要是-c-c-。
❼ 热固性树脂装饰层压板是什么
采用各种专用纸张,分别浸以热固性树脂,经高温高压加工制成的板材。简称装饰板。
发展历史
装饰板的生产和发展,与合成树脂工业的发展密切相关。20世纪20年代初出现酚醛塑料板,主要用作绝缘材料、耐磨材料及机械零件等。第二次世界大战后,脲醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂等作为贴面材料相继问世。英国富米加(Formica)公司,于1948年首先使三聚氰胺树脂装饰板实现工业化生产,随后美国、联邦德国、加拿大等国陆续生产,1964年世界总产量达1亿平方米。中国于60年代初开始研制,60年代中期在北京、上海等地形成了一定规模的生产线,1965年全国产量仅60万平方米。随着人造板工业的发展及使用范围的扩大,到80年代中期,中国生产装饰板的工厂(车间)约有50多个,年产量约3000万平方米,花色品种已达50余种。
分类
①按用途和特性可分为:高耐磨型,主要用于台面、地板、家具平面、车辆、飞机、船舶及建造净化室等方面;一般耐磨型,主要用于家用电器、家具立面、室内装修;后成型,用于曲面加工、家具封边;阻燃型,用于要求具有阻燃部位。②按外观可分为:有光板,光泽度>60%;柔光板,光泽度30~50%;无光板,光泽度15~30%;浮雕板,板面具有立体感的各种图案装饰板。
生产工艺主要由原材料准备、浸渍干燥、组坯热压、产品最终加工及产品检验等5部分组成。其流程如图1。
图2装饰板的应用
装饰板可以仿制各种图案,色泽鲜明美观,硬度大,耐磨,耐热,耐化学药品,具有天然木材所不能具备的优异性能,故用途甚广,多应用于板式家具、计算机房、船舶、车辆、机仓及室内装修等。装饰板较薄,性脆,不能单独使用。厚度在3毫米以下的装饰板,必须与其他基材胶合在一起使用,此种方法为装饰板主要施工方法。复合基材有胶合板、刨花板、纤维板、细木工板和收缩膨胀率较小的木板等。根据用途不同,可采用平面胶合工艺和曲面胶合工艺。装饰板与基材胶合,常用的胶粘剂有动物胶、酪素胶、脲醛树脂胶、聚醋酸乙烯酯乳胶及压敏系胶粘剂等。
❽ 请问各位:什么是热塑性树脂和热固性树脂谢谢
热塑性树脂是指可以循环反复加热、冷却,性能仍然保持不变的树脂,这种树脂因版为可以被反复使用和回收,生权产出来的次品和瑕疵品可以被再次加工利用,可以降低生产成本。聚苯硫醚(PPS)就是一种高性能的热塑性树脂。与热塑性树脂相对的是热固性树脂,热固性树脂是指加热到一定温度变成固体,固化后即使加热温度再上升也不会熔/溶化的树脂。
❾ 什么是热塑性树脂呢
热塑性树脂是可反复加热软化、冷却固化的一大类合成树脂(也包括常见的天然回树脂)。这类树脂在常答温下为高分子量固体,是线型或带少量支链的聚合物,分子间无交联,仅借助范德瓦耳斯力或氢键互相吸引。在成型加工过程中,树脂经加压加热即软化和流动,不发生化学交联,可以在模具内赋形,经冷却定型,制得所需形状的制品。在反复受热过程中,分子结构基本上不发生变化,当温度过高、时间过长时,则会发生降解或分解。这些都是与热固性树脂相区别的特征。
❿ 环氧树脂和不饱和聚酯树脂哪个将来发展前景较好
给你看两篇文章
不饱和聚酯树脂产品发展至今大约有70多年的历史。在这么短的时期内,不饱和聚酯树脂产品无论从产量还是从技术水平方面均得到了飞速的发展,目前不饱和聚酯树脂产品已发展成为热固性树脂行业中最大的品种之一。
在不饱和聚酯树脂的发展过程中,从产品专利、商业杂志、技术书籍等方面的技术信息层出不穷。至今每年都有上百项发明专利是关于不饱和聚酯树脂的。由此可见,不饱和聚酯树脂制造和应用技术随着生产的发展也日益成熟,逐步形成了自己独特的完整的生产与应用理论的技术体系。
在过去的发展过程中,不饱和聚酯树脂对于一般用途来说,具有特殊意义的贡献。将来我们要向一些特殊用途的领域发展,同时还要使通用树脂低成本化。下面介绍几种比较有意义和发展前景的不饱和聚酯树脂类型。
1)低收缩树脂。这个树脂品种或许只是一个老话题,不饱和聚酯树脂在固化时伴随有较大的收缩,一般体积收缩率达6-10%。这种收缩会使材料严重变型甚至破裂,尤其是在模压成型工艺中(SMC、BMC)。为了克服这一缺点,通常采用热塑性树脂作低收缩添加剂。在这个领域的第一个专利是1934年杜邦公司,专利号为U.S.1,945,307。专利叙述了二元羧酸与乙烯基化合物的共聚合反应。很明显,在当时,这项专利开创了聚酯树脂低收缩技术的先河。此后,有很多人志力于共聚物体系的研究,这些共聚物体系当时被认为是塑料合金。1966年Marco的低收缩树脂被首次用于模塑成型中并用于工业化生产。其后塑料工业协会将这种产品称为"SMC",含义为片状模塑料,它的低收缩预混配合物"BMC"含义为团状模塑料。对于SMC板材,一般要求树脂成型后的部件具有良好的配合公差、柔韧性和A级光泽,要避免表面有微裂纹,这就要求配合的树脂要有较低的收缩率。
当然,其后又有很多专利对这项技术进行了改进和提高,对于低收缩作用的机理的认识也逐渐成熟,各种各样的低收缩剂或低轮廓添加剂品种应运而生。常用的低收缩添加剂有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
2)阻燃树脂。有时阻燃材料与药品救助具有同等的重要性,阻燃材料可以避免或减少灾难的发生。欧洲最近十年由于采用了阻燃剂,火灾致死人数降低了约20%。阻燃材料本身的安全性也是很重要的,在工业上,规范使用材料类型是缓慢的、艰难的过程,目前欧共体已经和正在对很多卤系及卤-磷系阻燃剂进行危害性评估,其中很多将于2004年-2006年间完成。
目前我国一般采用含氯或含溴的二元醇或二元酸卤素取代物作为原料来制得反应型阻燃树脂。卤素阻燃剂在燃烧时会产生大量烟雾并伴有刺激性很强的卤化氢生成。在燃烧过程产生的这一浓烟毒雾给人们造成极大的危害。据统计,火灾事故中80%以上的死亡原因是由此而造成的。用溴或氯系作为阻燃剂的另一不利条件是在其燃烧时还会产生腐蚀性和污染环境的气体,会导致对电器原件的破坏。采用无机阻燃剂如水合氧化铝、镁、硼、钼化合物等阻燃添加剂,虽有明显消烟作用,能制得低烟低毒阻燃树脂,但如果无机阻燃剂填料量过大,不但树脂粘度增大,不利于施工,同时树脂中加入大量添加型阻燃剂时,会影响树脂固化成型后的机械强度和电性能。
目前,国外很多专利报导了采用磷系阻燃剂生产低毒、低烟阻燃树脂的技术。磷系阻燃剂的阻燃效果相当大,燃烧时生成的偏磷酸可聚合成稳定的多聚态,形成保护层,覆盖在燃烧物表面,隔离氧气,促进树脂表面脱水碳化,形成碳化保护膜从而阻止燃烧。同时磷系阻燃剂还可与卤素阻燃剂配合使用,有非常明显的协同作用。
当然,将来阻燃树脂的研究方向是低烟、低毒、低成本。理想的树脂是无烟、低毒、低成本、不影响树脂固有的物理性能、不需加入添加材料,能够在树脂生产厂直接生产制造的阻燃树脂。
3)增韧树脂。与最初的不饱和聚酯树脂品种相比,现在的树脂韧性已经有了大幅度的提高。但随着不饱和聚酯树脂下游行业的发展,对不饱和树脂的性能提出了更多新的要求,尤其是韧性方面。不饱和树脂固化后的脆性,几乎成了限制不饱和树脂发展的重要问题。不论是从浇铸成型的工艺品产品还是模压成型或缠绕成型的产品,断裂延伸率成为考核树脂产品质量的重要指标。
目前国外一些厂商采用加入饱和树脂的方法来提高韧性。如添加饱和聚酯、丁苯橡胶和端羧基丁苯橡胶等,这种方法属于物理增韧法。还可采用向不饱和聚酯的主链中引入嵌段聚合物,例如不饱和聚酯树脂与环氧树脂和聚氨酯树脂形成的互穿网络结构,极大地提高了树脂的拉伸强度和冲击强,这种增韧方法属于化学增韧法。还可采用物理增韧与化学增韧相结合的方法如把活性较高的不饱和聚酯与活性较低的材料相混就能达到所需的柔韧性能。目前SMC板材由于其轻质、高强、耐腐蚀性、设计灵活性在汽车行业得到了广泛的应用,对于汽车而板、车后门、外面板等重要部位,要求有较好的韧性,例如汽车外护板可在稍受碰后有限度地向后弯曲并恢复原状。
提高树脂的韧性,往往会损失树脂的其它性能,如硬度、弯曲强度耐热性能以及在施工时的固化速度等。提高树脂的韧性又不损失树脂的其它固有性能成了不饱和聚酯树脂科研开发的重要课题。
4)低苯乙烯挥发树脂。在加工不饱和聚酯树脂的过程中,挥发性的有毒苯乙烯会对施工人员的健康产生很大的危害。同时苯乙烯散发到空气中,也会造成严重的空气污染。因此,很多国家的职能机关限制苯乙烯在生产车间空气中允许的浓度。例如在美国其允许PEL值(permissibleexposurelevel)是50ppm,而在瑞士,其PEL值为25ppm,这样低的含量是不太容易达到的。依靠强力的通风作用也很有限。同时,强力的通风还会导致苯乙烯从制品的表层散失以及大量苯乙烯挥发到空气中。因此寻找减少苯乙烯挥发的方法,从根源上来说,还是要在树脂生产厂完成这项工作。这就要求开发不污染或少污染空气的低苯乙烯挥发(LSE)树脂或无苯乙烯单体的不饱和聚酯树脂。
减少挥发性单体含量,在近几年来一直是国外不饱和聚酯树脂行业开发的课题,目前采用的方法有很多种:1)加入低挥发抑制剂的方法。2)不含苯乙烯单体的不饱和聚酯树脂配方有用二乙烯基体、乙烯基甲基苯、α-甲基苯乙烯来取代含苯乙烯单体的乙烯基单体3)低苯乙烯单体的不饱和聚酯树脂配方是并用上述单体与苯乙烯单体,比如使用邻苯二甲酸二烯丙酯、丙烯酸共聚物等高沸点乙烯基单体与苯乙烯单体其用4)另一种减少苯乙烯挥发的方法是把双环戊二烯及其衍生物等其它单元引入不饱和聚酯树脂骨架,实现低粘度化,最终使苯乙烯单体含量降低。
在寻求解决苯乙烯挥发问题的途径上,必须综合考虑树脂对现有的成型方法如表面喷涂、层压工艺、SMC成型工艺的适用性,工业化生产的原料成本问题,与树脂体系的相容性,树脂的反应活性、粘度,成型后树脂的机械性能等问题。在我国在限制苯乙烯挥发方面还没有明确立法,但随着人民生活水平的提高,人们对自身健康认识以及环保意识的提高,对于我们这样的不饱和消费大国,相关的立法是只是迟早的问题。
5)耐腐蚀树脂。不饱和聚酯树脂的一个较大的用途是其对有机溶剂、酸、碱、盐等化学品的耐腐蚀性。目前耐腐蚀树脂分为以下几类:1)邻苯型、2)间苯型、3)对苯型、4)双酚A型、5)乙烯基酯型,以及其它如二甲苯型、含卤素化合物型等,经过几十年来几代科学家的不断探索,对于树脂的腐蚀以及抗腐蚀机理已经研究的比较透彻了。
通过各种方法对树脂进行改性,如向不饱和聚酯树脂中引入难于耐腐蚀的分子骨架或采用不饱和聚酯与乙烯基酯及异氰酸酯形成互穿网络结构,对于提高树脂的耐腐蚀性是很有效的,加外采用酸树脂混配的方法制造的树脂也能达到较好的耐腐蚀效果。与环氧树脂相比,不饱和聚酯树脂的低成本、加工方便成为极大的优势,但不饱和聚酯树脂的耐腐蚀性尤其是耐碱性却远不如环氧树脂,很长一段时期来,尤其是在腐蚀严重的场合,不饱和聚酯树脂还不能取代环氧树脂。目前防腐蚀地坪的兴起,更是对不饱和聚酯树脂形成机遇与挑战。因此,开发专用耐腐蚀树脂具有广阔的前景。
6)胶衣树脂。胶衣在复合材料中起着重要的作用,它不仅起着对玻璃钢制品表面的装饰作用,而且起着耐磨、耐老化、耐化学腐蚀的作用。胶衣树脂的发展方向是研制低苯乙烯挥发、空气干燥性好、耐腐蚀性强的胶衣树脂。胶衣树脂中耐热水胶衣有很大的市场,玻璃钢材料如果长期浸入热水中,表面就会出现水泡,同时由于水逐渐浸透到复合材料内部而使得表面水泡逐渐膨胀,水泡不仅会影响胶衣的外观,而且会逐渐降低制品的各项强度性能。美国堪萨斯州厨房用具公司(CookCompositesandPolymersCo.)采用环氧树脂和缩水甘油醚封端的方法制造一种胶衣树脂,具有低粘度和优异的耐水性、和耐溶剂性。另外,该公司还采用经过聚醚多元醇改性和环氧树脂封端的树脂A(柔性树脂)与双环戊二烯(DCPD)改性的树脂B(刚性树脂)复配,这两种均具有耐水性能的树脂经过复配,除具的好的耐水性外,还具有好的韧性和强度,可作为胶衣树脂或胶衣树脂与普通树脂之间的隔离层树脂使用,可有效地阻止水或溶剂或其它低分子物质穿过胶衣层渗入到玻璃钢材料体系中,成为综合性能优异的耐水树脂。
7)光固化不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂的光固化特点是适用期长、固化速度快。不饱和聚酯树脂通过光固化可满足对苯乙烯挥发量限制的要求。由于光敏剂及光照装置的进步,为光固化树脂的发展打下基础。各种紫外光固化的不饱和聚酯树脂已研制成功并已大量投入生产。提高了材料性能、工艺性能以及表面耐磨性,同时采用这种工艺也提高了生产效率。
8)特殊性能的低价树脂。这种树脂包括发泡树脂与含水树脂――目前,木材能源的缺乏在世界范围内有一个上升的趋势。同样也缺乏从事木材加工业的熟练的操作工人,而这些工人的薪金也越来越高。这种条件下就为工程塑料进入木材市场创造了条件。不饱和发泡树脂和含水树脂作为人造木材在家具行业里将以其低成本、高强度的特性而得到发展。应用一开始将是缓慢的,以后随着加工技术的不断提高,这种应用必将得到迅速的发展。
不饱和聚酯树脂可以发泡,制成发泡树脂,可用作墙板、预成型的浴室隔板等。以不饱和聚酯树脂作为基体的泡沫塑料可的韧性、强度比发泡PS好;加工比泡沫PVC容易;成本比泡沫聚氨酯塑料低,添加阻燃剂等也可使其阻燃和耐老化。虽然树脂的应用技术已全面发展,但发泡不饱和聚酯树脂在家具中的应用还没有被重视,经过调查,一些树脂制造商对于开发这种新型的材料有很大的性趣。一些主要的问题(结皮、蜂窝结构、胶凝-成泡的时间关系、放热曲线控制)在工业化生产以前还没有完全解决。在没有得到答案前,这种树脂由于它的低成本只能应用于家具行业。一旦这些问题得到解决,这种树脂将会广泛地应用于泡沫阻燃材料等领域而不仅仅是利用其经济性。
含水不饱和聚酯树脂可分为水溶型和乳液型两种。国外早在60年代就开始就有这方面的专利和文献报导。含水树脂是将水作为不饱和聚酯树脂的一种填料在树脂凝胶前加入树脂中,含水量最高可达50%,这样的树脂称为WEP树脂。该树脂具有低成本、固化后质量轻、阻燃性好、低收缩率低等特点。我国对于含水树脂的开发和研究始于80年代,已经有很长一段时期,在应用方面,已见用于锚固剂。含水不饱和聚酯树脂是UPR的一个新品种。实验室的技术日趋成熟,但应用方面的工作研究较少,需要进一步解决的问题是乳液稳定性问题和固化成型过程中的一些问题以及客户的认可问题。一般一个万吨级不饱和聚酯树脂每年可产生约600吨废水,如果利用不饱和聚酯树脂生产过程中产生的缩水循环利用生产含水树脂,即降低了树脂成本又解决了生产环保问题。
9)采用新的原材料和新的工艺合成的高性能树脂。双环戊二烯改性不饱和聚酯树脂是最近几年在我国迅速发展的树脂品种。据江苏亚邦涂料公司和天津合材有限公司提供测试数据表明,DCPD改性树脂其浇铸体和玻璃钢性能的技术指标与普通邻苯型树脂不相上下。目前双环戊二烯树脂以其较低的价格和良好的性能迅速被市场所接受。各企业纷纷开发此类产品,产品技术逐渐成熟。其中天津合材树脂有限公司开发的"低温催化法合成双环戊二烯不饱和聚酯树脂"于2004年通过天津市科委的科技成果鉴定,并于2005年获得天津市优秀项目二等奖。
用回收的废聚对苯二甲酸乙二醇酯(PEF)或回收废对苯二甲酸(PTA)可生产不饱和聚酯树脂,既解决了环保问题,又降低了合成高性能树脂的成本,合成的树脂具有优异的韧性、弹性、和强度,一些性能甚至优于用间苯二甲酸制备的树脂,且成本可与邻苯二甲酸树脂相比。由于对苯型树脂在耐腐蚀、耐热性能方面优于邻苯型及间苯型树脂,也大大拓展该树脂在化工防腐领域中应用。我国天津合成材料厂(天津合材树脂有限公司)利用这项技术生产的199A树脂曾获天津市科技进步奖。江浙地区窨井盖用BMC树脂和广东地区缠绕树脂已部分采用了下脚对苯型树脂。下脚对苯型树脂产区在温州、富阳、武进、泉州、番禺等地有较大的市场。厦门汇大化工公司为综合利用厦门翔鹭石化公司的PTA下脚料,正在进行扩建成10万吨树脂生产能力进行配套。随着国家提出"循环经济"的发展方针,这两大类树脂会加速增产。
近几年,一些专利报导用双环戊二烯与废PET联合使用,作为生产不饱和聚酯树脂的原材料,可以产生优势互补的效果。即解决PET树脂与苯乙烯相溶性差的缺陷,又解决了双环戊二烯改性树脂韧性较差缺陷,还可进一步降低树脂成本。
2-甲基1,3-丙二醇(MPD)是近年来市场上常见的品种,它具有较高的沸点,具有两个羟基可快速缩合反应,由此制备的树脂具有较高的反应活性以及优异的机械性能和耐腐蚀性能。可以和对苯二甲酸配合使用,起到优势互补的作用,制造的树脂可用于强腐蚀环境如玻璃钢槽、罐等场合。
采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为合成树脂的原材料。GMA含有一个活性的环氧基团,可以与聚酯链中的羧基反应,起到封端的效果。这种树脂在分子链的端基产生一个甲基丙烯酰组份,可以与苯乙烯单体发生聚合反应,分子链中间是柔性链节,可使固化后的树脂具有很好的韧性和回弹性。
10)用于不饱和聚酯树脂辅料的开发。与不饱和聚酯树脂相关的辅料包括:各种催化剂、分散剂、消泡剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、促进剂、固化剂、色浆、胶衣、脱模剂、添加剂等材料。国内各种辅料的开发已比较完善,尤其是复合促进剂的开发,为树脂的快速固化提供了良好的条件。目前,国产的促进剂质量已有大幅度的提高,在固化速度、固化后对制品的色泽影响方面都优于进口材料。但国产固化剂的质量(主要是过氧化甲乙酮)却有所下降,存在着固化剂中低分子物过高、含水量过高等缺点,且固化剂生产厂时有爆炸现象发生,这主要是由于我国的固化剂生产技术还不过关,还需要进一步巩固和提高。其它辅料方面,高档助剂(如分散剂、消泡剂、抗氧剂等)仍以进口为主,我国专业研究和生产不饱和聚酯树脂相关助剂的厂家很少,说明我国的不饱和辅料技术还有一个很大的缺口。
总之,如果一种材料具有低成本,那么在工业上一定会找到它的用途和价值;如果一种材料具有满足市场所需求的性能,就一定会有生命力,而这些材料在制造过程中的一些技术问题,也终将会被攻克。很简单,例如如果能够制造出一种普通价位的阻燃树脂,我们将会看到市场上所有的树脂材料都将是阻燃的。
环氧树脂是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,其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征。这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,并由此特性成为先进复合材料中应用最广泛的树脂体系,可适用于多种成型工艺配制成不同配方,可调节粘度范围大;以适应于不同的生产工艺。近年来橡胶弹性体增韧、树脂合金化改性以及环氧树脂增韧改性新技术等增韧技术的日益成熟,环氧树脂得到了更好更广泛的应用。目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场,因此对环氧树脂市场的研究有着广泛的意义。
根据最新统计,我国2005年全年环氧树脂产量为44万吨、进口量为25万吨、出口量为6万吨、消费总量为63万吨,产量继续保持较大增长,进口量在总消费量中的比较进一步下降,消费量已趋于稳定合理。
纵观近年来国际环氧树脂市场,1993年,世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143.5万吨,1999年为159.5万吨,2002年为 186万吨,2005年为201万吨,预计2010年可达到250万吨左右。尤其是欧美、日本环氧树脂公司兼并及投资建设较为活跃。国际大鳄经过一系列重组整合,全球环氧树脂行业三甲已轮流坐庄,由20世纪末的Shell、DOW、Ciba-Geigy,变成Hexion、DOW、南亚。市场新三强生产能力分别达到38、36、30万吨/年!并且Hexion、DOW、南亚三甲目前在中国都设有生产基地,中国在数量上已成为全球环氧树脂最大生产国和重要消费国,但从消费结构以及企业个体角度来看,作为经济组织国内企业还有待做大做强。
一、产业历史 我国环氧树脂产业起步于 1958年,但是计划经济的束缚、加上文革的影响,使我国的发展步子明显慢于国外。上世纪80年代情况有所好转,年增长率达到了7%左右,但从总量上看每年计划安排的环氧树脂用量始终在万吨以下。90年代初,我国经济发展逐渐与国际市场、国际经济接轨,环氧树脂行业出现了众多外资企业、中外合资企业,加上大量乡镇企业、私营企业的进入,我国环氧树脂生产企业如雨后春笋,一下子由原来的几十家扩大到近200家,出现了多种经济成份相互竞争、共同发展的局面。但当时的单套装置规模均在5000吨/年以下,与国外相比差距甚远,工艺技术上同样具有很大距离。
经过上世纪90年代的大力发展,我国环氧树脂行业进入了又一个发展期。1998年环氧树脂消费量达到12万吨。技术引进在此过程中发挥了重要作用,使我国环氧树脂生产从技术水平到生产规模都有了一个很大的提高,他们生产的环氧树脂已经能够与进口货抗衡。在这一发展期间,我国环氧树脂行业出现了聚集发展的格局,龙头企业充分发挥了对整个行业的牵幅射作用,形成了我国环氧树脂的核心产业带;安徽黄山地区异军突起,他们独辟蹊径发展粉末涂料专用的固体树脂,凭借专业化的优势,构成了环氧树脂和环氧树脂粉末涂料联合生产基地;华南地区成为我国环氧树脂应用的一个高地,该地区凭借毗邻港的地域优势在大力发展电子工业的同时,带动了环氧树脂在电子领域的应用,是电子领域成为我国环氧树脂主要消费方向之一的重要推动力量。
进入21世纪,电子电气、交通运输、石油化工、建筑工程等与环氧树脂相关的行业发展尤其迅猛,经济建设对环氧树脂的需求量急剧增加。在这一“发展”的大背景,我国环氧树脂迎来了黄金发展阶段。生产和消费的平均增长达到30%左右,远远高于同期全球3%的增长水平,成为全球环氧树脂增长的主要拉动力量。主要的发展特点表现为以下几个方面。
二、产业特点
一是外资带动。美国以及台资等纷纷在大陆建厂生产,这些外资工厂具有相当生产规模,几乎占了目前中国大陆环氧树脂生产能力的一半。同时采用的工艺技术都是国际最先进的,使我国环氧树脂产业不仅生产能力大幅提升,而且技术素质有了飞跃,特别是从国外到国内的技术“领先”刺激,促使国内原有的环氧树脂企业奋发创新,从而实现了良好的整体带动战略。
二是行业内部通过结构调整,产业链与区域经济整体发展、同步提升,企业素质有了质的提高。规模化成为当前内资环氧树脂企业的最大特点,目前企业数量已从高峰时的200多家调整到100家左右,企业生产规模则有了极大提高,技术水平同样快速提高,而且其发展不再是孤立的而是具有带动或呼应整个产业链同步提升的能力,产生的聚集效应值得充分肯定,已经把我国环氧树脂产业水平推进到了一个新的高度。
三是技术创新能力大为提高,技术水平进入世界较先进行列。当今环氧树脂产业领域的竞争,除了人才、管理、资本等因素外更重要的是技术的比较,目前中国环氧树脂业随着资本结构的多元化,同时也成为中外各种先进工艺技术的比拼舞台,在这一决定竞争成败的竞技场上,中国本土的企业在依靠自有知识产权的同时不断推进技术进步,在竞争中逐步发展壮大。
四是整个行业呈现分工较为明确的格局。生产能力在2万吨/年左右的大型企业,无论内资、外资均以大宗的基础树脂为主,在这些领域没有规模就没有优势,小企业难以有所作为;内资企业的一些传统大厂也是新产品研发的中心,不断培育新的品种,不断形成新的大宗品种;而在粉末涂料重镇黄山,单一优势明显,产品大量出口;特种、专用产品和技术全面开花,一些小型企业“内精外王”,为业界瞩目。
五是环氧树脂应用领域迅速打开。应用的力度和深度是产品生产规模的基础,材料制造行业为应用行业提供先进的材料、满足其生产出更好产品的要求,而应用行业又反过来要求材料制造行业提供更加先进的材料、促进其不断发展。其中许多以前依赖进口的产品,实现了国内部分或全部替代。
六是信息化建设进展神速、与行业的现代化发展相辅相成。信息化促进产业化、产业化带动现代化已成该行业的真实写照,该行业先进企业大都有着信息化手段的有力支撑。通过ERP系统等全面的信息化建设,在流程上实现效率、在应用中实现了降耗的目标。
三、应用分析
目前我国环氧树脂应用主要领域有:电子信息,其中彩电、音响、电话机产量跃居世界第一,目前正在聚焦信息家电、移动计算、数字电视、无线局域网、汽车电子等领域的新兴市场,环氧树脂在其中的应用主要形式是敷铜板、塑封料、浇注料、包封料、贴片胶、模具胶等;交通设备,交通运输设备制造业中大量使用环氧电泳涂料、重防腐涂料、模具胶、工具胶等各类粘接剂、复合材料等;能源工业,环氧树脂在该行业中的应用主要是作为绝缘材料,应用形式主要有层压板、浇注料、塑封料、绝缘漆、粘接剂;汽车制造,高速发展的汽车产业将大力促使环氧树脂生产,目前每辆汽车平均需耗环氧树脂5公斤,随着我国汽车产业的腾飞,内需拉动下环氧树脂在该领域大有可为;建筑、水利行业,环氧树脂在该领域中的使用形式主要包括地坪、防腐涂料、其它建筑涂料、复合材料混凝土、环氧沥青、建筑补强和堵漏材料、大坝防腐材料等;石油石化,环氧树脂在石油石化的应用以防腐为核心,应用形式主要有海上石油平台、油罐、输油管道防腐材料。环氧树脂消费与经济发展存在着高度正相关联系,经济越发达、生活水平越高则环氧树脂消费量越高,目前发达国家人均消费环氧树脂水平达到1公斤/年左右。而我国人均消费环氧树脂 2000年仅0.1公斤,而2005年已达到0.3公斤,增长了2倍,由于我国人口基数的庞大因此在今后几年的产业震荡中行业规模的扩张还是非常可观的。
我国环氧树脂需求量的急速增加,引起国际业界高度关注。环氧树脂跨国公司几乎全部前来或正在前来我国投资兴建大型生产厂,国内企业也纷纷新建扩建环氧树脂装置。据公开披露的信息,目前拟新增环氧树脂生产能力达到55万吨/吨左右,加上现有生产能力40万吨/吨,预计2010年前后我国环氧树脂生产能力将达到 130万吨/吨,接近全球的一半,成为世界环氧树脂大国。我国环氧树脂事业目前正进入一个新的关键发展期。
四、市场建议
但我国环氧树脂产业如何实现大国梦,并进而成为强国,还有很多课题要解决。首先要走专和特的道路。我国环氧树脂市场大,国产环氧树脂市场占有率一直持续上升并逐渐占据优势,同时开始走向国际市场,成绩可喜;但是进一步扩大优势就要从环氧树脂市场面大量广、用户产品更新换代快、工艺技术进步迅速这个特点出发,根据应用行业发展特点大力发展特种或专用环氧树脂,学习黄山的产业结构,中小企业力争单一优势,以专以特作市场。
其次积极瞄准国外高档产品进行攻关,早日实现替代。我国短缺的、需要依赖进口的环氧树脂产品,价格都相当高甚至高得离谱,这些产品开发难度大、成本高,有些目前需求不大,但决不能因此放弃发展,有条件的厂应积极组织开发。一来可以为下游行业压缩过高成本,二来可以为自身赢得未来的市场。
再次,要开发绿色产品,实现清洁生产。环氧树脂废水的治理是环氧树脂行业的一大难题,这主要是由于环氧废水中含有大量老化树脂和较高浓度的碱盐,采用传统的废水治理方法难以奏效。尤其电气、电子、建材方面对环保产品的要求呼声很高,目前大量使用非环保的溴化环氧树脂的覆铜板、阻燃电器浇注料已受到一定的限制,发展非卤化阻燃环氧树脂要立即行动。环保水溶性环氧树脂、无溶剂型环氧树脂、高固体份环氧树脂目前产量还很低、品种也不多,要大力推动发展。
最后,必须加快发展原料、辅料的配套发展。目前我国双酚A、环氧氯丙烷、固化剂的生产远远跟不上环氧光固化涂料用环氧树脂的研究。
你对比下吧,其实不管是哪个行业,只要是你去研究了你会发现他们都是海有很多空间去开发的,我就是研究环氧树脂的