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    風電葉片的使用指南

    發布時間:2018-09-17 點擊次數:1280次

      環氧樹脂及環氧樹脂膠粘劑本身無毒,但由于在制備過程中添加了溶劑及其它有毒物,因此不少環氧樹脂因此“有毒”,近年國內環氧樹脂業正通過水性改性、避免添加等途徑,保持環氧樹脂“無毒”本色。目前絕大多數環氧樹脂涂料為溶劑型涂料,含有大量的可揮發有機化合物(VOC),有毒、易燃,因而對環境和人體造成危害。

      環氧樹脂一般和添加物同時使用,以獲得應用價值。添加物可按不同用途加以選擇,常用添加物有以下幾類:(1)固化劑;(2)改性劑;(3)填料;(4)稀釋劑;(5)其它。

      其中固化劑是必不可少的添加物,無論是作粘接劑、涂料、澆注料都需添加固化劑,否則環氧樹脂不能固化。

      由于用途性能要求各不相同,對環氧樹脂及固化劑、改性劑、填料、稀釋劑等添加物也有不同的要求?,F將它們的選擇方法簡介于下:

     ?。ㄒ唬┉h氧樹脂的選擇

      1、 從用途上選擇

      作粘接劑時***好選用中等環氧值(0.25-0.45)的樹脂,如6101、634;作澆注料時***好選用高環氧值(>0.40)的樹脂,如618、6101;作涂料用的一般選用低環氧值(<0.25)的樹脂,如601、604、607、609等。

      2、 從機械強度上選擇

      環氧值過高的樹脂強度較大,但較脆;環氧值中等的高低溫度時強度均好;環氧值低的則高溫時強度差些。因為強度和交聯度的大小有關,環氧值高固化后交聯度也高,環氧值低固化后交聯度也低,故引起強度上的差異。

      3、 從操作要求上選擇

      不需耐高溫,對強度要求不大,希望環氧樹脂能快干,不易流失,可選擇環氧值較低的樹脂;如希望滲透性也,強度較好的,可選用環氧值較高的樹脂。

     ?。ǘ?、固化劑的選擇

      1、固化劑種類:

      常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺,另外在光引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑,加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。

      環氧值是鑒定環氧樹脂質量的***主要指標,環氧樹脂的型號劃分就是根據環氧值的不同來區分的。環氧值是指100克樹脂中所含環氧基的克當量數。

      2、固化劑的用量

     ?。?)胺類作交聯劑時按下式計算:

      胺類用量=MG/Hn

      式中:

      M=胺分子量

      Hn=含活潑氫數目

      G=環氧值(每100克環氧樹脂中所含的環氧當量數)

      改變的范圍不多于10-20%,若用過量的胺固化時,會使樹脂變脆。若用量過少則固化不完善。

     ?。?)用酸酐類時按下式計算:

      酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:

      M=酸酐分子量

      G=環氧值(0.6~1)為實驗系數

      3、 選擇固化劑的原則:固化劑對環氧樹脂的性能影響較大,一般按下列幾點選擇。

     ?。?)、從性能要求上選擇:有的要求耐高溫,有的要求柔性好,有的要求耐腐蝕性好,則根據不同要求選用適當的固化劑。

     ?。?)、從固化方法上選擇:有的制品不能加熱,則不能選用熱固化的固化劑。

     ?。?)、從適用期上選擇:所謂適用期,就是指環氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時間。要適用期長的,一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。

     ?。?)、從安全上選擇:一般要求毒性小的為好,便于安全生產。

     ?。?)、從成本上選擇。

     ?。ㄈ?、改性劑的選擇

      改性劑的作用是為了改善環氧樹脂的鞣性、抗剪、抗彎、抗沖、提高絕緣性能等。常用改性劑有:

     ?。?)、聚硫橡膠:可提高沖擊強度和抗剝性能。

     ?。?)、聚酰胺樹脂:可改善脆性,提高粘接能力。

     ?。?)、聚乙烯醇叔丁醛:提高抗沖擊鞣性。

     ?。?)、丁腈橡膠類:提高抗沖擊鞣性。

     ?。?)、酚醛樹脂類:可改善耐溫及耐腐蝕性能。

     ?。?)、聚酯樹脂:提高抗沖擊鞣性。

     ?。?)、尿醛三聚氰胺樹脂:增加抗化學性能和強度。

     ?。?)、糠醛樹脂:改進靜彎曲性能,提高耐酸性能。

     ?。?)、乙烯樹脂:提高抗剝性和抗沖強度。

     ?。?0)、異氰酸酯:降低潮氣滲透性和增加抗水性。

     ?。?1)、硅樹脂:提高耐熱性。

      聚硫橡膠等的用量可以在50-300%之間,需加固化劑;聚酰胺樹脂、酚醛樹脂用量一般為50-100%,聚酯樹脂用量一般在20-30%,可以不再另外加固化劑,也可以少量加些固化劑促使反應快些。

      一般說來改性劑用量越多,柔性就愈大,但樹脂制品的熱變形溫度就相應下降。

      為改善樹脂的柔性,也常用增韌劑如:鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。

     ?。ㄋ模?、填料的選擇

      填料的作用是改善制品的一些性能,并改善樹脂固化時的散熱條件,用了填料也可以減少環氧樹脂的用量,降低成本。因用途不同可選用不同的填料。其大小***好小于100目,用量視用途而定。常用填料簡介如下:

      填料名稱 作用

      石棉纖維、玻璃纖維 增加韌性、耐沖擊性

      石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、金剛砂 提高硬度

      氧化鋁、瓷粉 增加粘接力,增加機械強度

      石棉粉、硅膠粉、高溫水泥 提高耐熱性

      石棉粉、石英粉、石粉 降低收縮率

      鋁粉、銅粉、鐵粉等金屬粉末 增加導熱、導電率

      石墨粉、滑石粉、石英粉 提高抗磨性能及潤滑性能

      金剛砂及其它磨料 提高抗磨性能

      云母粉、瓷粉、石英粉 增加絕緣性能

      各種顏料、石墨 具有色彩

      另外據資料報導適量(27-35%)P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在樹脂中能在高熱度、壓力下保持粘接性。

     ?。ㄎ澹?、稀釋劑的選擇

      其作用是降低粘度,改善樹脂的滲透性。稀釋劑可分惰性及活性二大類,用量一般不超過30%。常用稀釋劑如下:

      活性稀釋劑

      名稱 牌號 用途 備注

      二縮水甘油醚 600 ~30% 需多加計算量固化劑

      多縮水甘油醚 630 同上 同上

      環氧丙烷丁基醚 660 ~15% 同上

      環氧丙烷苯基醚 690 同上 同上

      二環氧丙烷乙基醚669 同上 同上

      三環氧丙烷丙基醚662 同上 同上

      惰性稀釋劑

      名稱 用量 備注

      二甲苯 ~15% 不需多加固化劑

      甲苯 同上 同上

      苯 同上 同上

      丙酮 同上 同上

      在加入固化劑之前,必須對所使用的樹脂、固化劑、填料、改性劑、稀釋劑等所有材料加以檢查,應符合以下幾點要求:

     ?。?)、不含水份:含水的材料首先要烘干,含少量水的溶劑應盡量少用。

     ?。?)、純度:除水份以外的雜質含量***好在1%以下,若雜質在5-25%時雖也可使用權,但須增加配方的百分比。少量使用時用試劑級較好。

     ?。?)、了解各材料是否失效。

      在缺少驗收條件的廠,使用前***好按配方做個小樣試驗。

      (六)、固化的三個階段

      1. 液體-操作時間

      操作時間(也是工作時間或使用期)是固化時間的一部份,混合之后,樹脂/固化劑混合物仍然是液體和可以工作及適合應用。為了保證可靠的粘接,全部施工和定位工作應該在固化操作時間內做好。

      2.凝膠-進入固化

      混合物開始進入固化相(也稱作熟化階段),這時它開始凝膠或“突變”。這時的環氧沒有長時間的工作可能,也將失去粘性。在這個階段不能對其進行任何干擾。它將變成硬橡膠似的軟凝膠物,你用大拇指將能壓得動它。

      因為這時混合物只是局部固化,新使用的環氧樹脂仍然能與它化學鏈接,因此該未處理的表面仍然可以進行粘接或反應。無論如何,接近固化的混合物這些能力在減小

      3. 固體-***終固化

      環氧混合物達到固化變成固體階段,這時能砂磨及整型。這時你用大拇指已壓不動它,在這時環氧樹脂約有90%的***終反應強度,因此可以除去固定夾件,將它放在室溫下維持若干天使它繼續固化。

      這時新使用的環氧樹脂不能與它進行化學鏈接,因此該環氧表面必須適當地進行預處理如打磨,才能得到好的粘接機械強度。

      不飽和樹脂

      1.不飽和聚酯樹脂的定義

      人類***早發現的樹脂是從樹上分泌物中提煉出來的脂狀物,如松香等,這是“脂”前有“樹”的原因。直到1906年***次用人工合成了酚醛樹脂,才開辟了人工合成樹脂的新紀元。1942年美國橡膠公司首先投產不飽和聚酯樹脂,后來把未經加工的任何高聚物都稱作樹脂。但是早就與“樹”無關了。

      樹脂又分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩大類。對于加熱熔化冷卻變固,而且可以反復進行的可熔的樹脂叫做熱塑性樹脂,如聚氯乙烯樹脂(PVC)、聚乙烯樹脂(PE)等;對于加熱固化以后不再可逆,成為既不溶解,又不熔化的固體,叫做熱固性樹脂,如酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。

      “聚酯”是相對于“酚醛”“環氧”等樹脂而區分的含有酯鍵的一類高分子化合物。這種高分子化合物是由二元酸和二元醇經縮聚反應而生成的,而這種高分子化合物中含有不飽和雙鍵時,就稱為不飽和聚酯,這種不飽和聚酯溶解于有聚合能力的單體中(一般為苯乙烯)

      而成為一種粘稠液體時,稱為不飽和聚酯樹脂(英文名Unsaturated Polyester Resin 簡稱UPR)。

      因此,不飽和聚酯樹脂可以定義為由飽和的或不飽和的二元酸與飽和的或不飽和的二元醇縮聚而成的線型高分子化合物溶解于單體(通常用苯乙烯)中而成的粘稠的液體。

      2.不飽和聚酯樹脂的特性

      不飽和聚酯樹脂是一種熱固性樹脂,當其在熱或引發劑的作用下,可固化成為一種不溶不融的高分子網狀聚合物。但這種聚合物機械強度很低,不能滿足大部分使用的要求,當用玻璃纖維增強時可成為一種復合材料,俗稱“玻璃鋼”(英文名Fiber Reinforced Plastics 簡稱FRP)?!安Aт摗钡臋C械強度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。

      以不飽和樹脂為基材的玻璃鋼(UPR-FRP)具有以下特性:

      1)輕質高強

      FRP的密度為1.4-2.2g/cm3,比鋼輕4-5倍,而其強度卻不小,其比強度超過型鋼、硬鋁和杉木。這對于航空、航天、火箭、導彈、軍械及運輸等需要減輕自重的產品具有非常重要的意義。例如波音747噴氣客機在主要結構上應用的FRP部件達2.2噸,有效地節省了飛機燃料,提高了航速,延長了續航時間,增加了有效載荷。見表1。

      表1 UPR-FRP與其他材料的性能

      材料 相對密度(g/cm3) 極限拉伸強度(Mpa) 比強度

     ?。ā?03cm) 拉伸彈性模量(Gpa) 比模量

     ?。ā?03cm)

      UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9

      鋼 7.8 880 1128.2 204.16 261.7

      硬鋁 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4

      杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2

      2) 耐腐蝕性能良好

      UPR-FRP是一種良好的耐腐蝕性材料,能耐一般濃度的酸、堿、鹽類,大部分有機溶劑、海水、大氣、油類,對微生物的抵抗力也很強,正廣泛應用于石油、化工、農藥、醫藥、染料、電鍍、電解、冶煉、輕工等國民經濟諸領域,發揮著其他材料無法替代的作用。

      3) 電性能優異

      UPR-FRP絕緣性能極好,在高頻作用下仍能保持良好的介電性能。它不反射無線電波,不受電磁的作用,微波透過性良好,是制造雷達罩的理想材料。用它制造儀表、電機、電器產品中的絕緣部件能提高電器的使用壽命和可靠性。見表2。

      表2 UPR-FRP的介電性能

      體積電阻率

     ?。é?cm) 介電強度

     ?。↘V mm-1) 介電常數

     ?。?0Hz) 功率因數

     ?。?0Hz) 耐電弧性

     ?。⊿)  1012~1014 15-20 3.0-4.4 0.003 125

      4)獨特的熱性能

      UPR-FRP的導熱系數為0.3-0.4Kcal/mh℃,只有金屬的1/100-1/1000,是一種優良的絕熱材料,用其制成的門窗是第五代新型節能建材。另外,FRP線脹系數也很小,與一般金屬材料接近,所以FRP和金屬連接不致受熱膨脹產生應力,有利于其與金屬基材或混凝土結構粘接。

      5) 加工工藝性能優異

      UPR的加工工藝性能優異,工藝簡單,可一次成型,既可常溫常壓成型,又可以加溫加壓固化,而且在固化過程中無低分子副產物生成,可制造出比較均一的產品。由于其工藝性能優異,近年來已被廣泛用于制作工藝品、仿大理石制品、聚酯漆等非玻璃纖維增強型材料。

      6)材料的可設計性好

      UPR-FRP是以UPR為基體,以玻璃纖維為增強骨材的復合材料,二者經過一次性加工成型為***終形狀的制品。所以FRP不僅僅是一種材料,同時也是一種結構。所謂可設計性包含兩方面內容:(1)功能設計;通過選擇合適的UPR和玻璃纖維可以制成具有各種特殊功能的FRP制品,如:可以制成耐腐蝕的產品;可以制成耐瞬時高溫的產品;可制成透光板材;可制成耐火阻燃制品;可制成耐紫外線制品……(2)結構設計:可以根據需要,靈活地設計出各種產品結構,如玻璃鋼門窗、玻璃鋼格柵、玻璃鋼管、玻璃鋼槽、玻璃鋼罐等。

      任何一種材料都不是***的,FRP也不例外。首先FRP與金屬相比有許多本質上差別,例如金屬是各向同性材料,而FRP是各向異性材料,金屬在應力作用下,一般分為彈性變形與塑性變形兩個階段,而FRP在應力作用下一般沒有顯著的塑性變形階段,沒有屈服點,在受力過程中有分層現象,在超負荷時容易突然斷裂。其次FRP的模量較低,比鋼材差10倍,因此凡對剛性要求高的產品必須進行精心設計。第三,FRP的耐熱比金屬材料相差甚遠,到目前為止FRP的長期使用溫度還只限于200℃以下。

      3.不飽和聚酯樹脂的分類和用途

      根據不飽和聚酯樹脂的結構可分為鄰苯型、間苯型、對苯型、雙酚A型、乙烯基酯型等;根據其性能可分為通用型、防腐型、自熄型、耐熱型、低收縮型等;根據其主要用途可分為玻璃鋼(FRP)用樹脂與非玻璃鋼用樹脂兩大類,所謂玻璃鋼制品是指樹脂以玻璃纖維及其制品為增強材料制成的各種產品,也稱為玻璃纖維增強塑料(簡稱FRP或玻璃鋼);非玻璃鋼制品是樹脂與無機填料相混合或其本身單獨使用制成的各種制品,也稱為非增強型玻璃鋼制品。

      按具體專用品種分類包括有纏繞樹脂、噴射樹脂、RTM樹脂、拉擠樹脂、SMC、BMC樹脂、阻燃樹脂、食品級樹脂、防腐蝕樹脂、氣干型樹脂、寶麗板樹脂、工藝品樹脂、紐扣樹脂、瑪瑙樹脂、人造石樹脂、高透明樹脂水晶樹脂、原子灰樹脂等。作為FRP表面裝飾的防老化阻燃膠衣、耐熱膠衣、噴涂膠衣、模具膠衣、不開裂膠衣、輻射固化膠衣、高耐磨膠衣等。

      UPR的玻璃鋼制品廣泛地應用于下述領域:

      建筑領域:制冷卻塔,8米3/小時-3000米3/小時的橫流、逆流、噴射式塔及風筒、風機、收水器等輔件。門、窗、輕型采光建筑、格柵、活動房、冷庫、公園亭、臺、報亭等。

      玻璃鋼管、罐、槽等防腐產品及工程:包括大、中、小口徑管道、管件、閥門、貯罐、貯槽、格柵、填倉板、塔器、煙囪、防腐地面及建筑防腐等。

      玻璃鋼車輛:火車雙層客車及零部件、窗框、汽車車身、保險杠、火車通風道、彈簧板等。

      玻璃鋼船艇:包括游艇、救生艇、交通艇、漁船、快艇、舢舨、養殖船、沖鋒舟等。

      玻璃鋼游樂設備:包括大型游藝機、大型水上樂園、兒童樂園。

      玻璃鋼交通設備、勞保及保安用品:包括公路牌、路標、人行橋、燈具、電纜盒、測量標尺、頭盔、收亭、防爆器材、井蓋等。

      玻璃鋼衛生設備:浴缸、洗漱臺、便器、鏡架、整體衛生間、垃圾箱。

      節能玻璃鋼產品;包括軸流風機、離心風機、太陽能熱水器、風力發電機等。

      玻璃鋼食品容器:高位水箱、食品運輸罐、飲料罐。

      玻璃鋼城市雕塑、字體、工藝品和貼骨工藝。

      玻璃鋼家具:包括座椅、快餐桌、成套家具、電話亭、柜臺等。

      玻璃鋼機電、礦用、輕紡產品:包括防護罩、格柵、干式變壓器、互感器、高壓拉桿、計算機房、電器開關、SMC衛星天線、銅箔板、服裝模特、通風管道、棉條筒等。

      玻璃鋼運動器材和音樂舞蹈器材:包括網球拍、雙杠、單杠、助跳板、賽艇、道具等。

      UPR的非玻璃鋼應用領域大致如下:

      澆鑄工藝品;包括水晶工藝品、不透明各種造型工藝品等

      鈕扣 :各種聚酯鈕扣制品。

      人造石:包括人造大理石、人造瑪瑙、人造花崗巖等

      涂層:包括家俱涂層、鋼琴、電視機、收音機外殼、縫紉機臺板以及自行車罩光漆等。

      原子灰 :汽車修補用聚酯膩子等。

      其它:包括錨固劑、電器澆鑄、增韌劑、粘接劑等。


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