1、FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺第六讲w 基体材料基体材料树脂及辅料树脂及辅料 FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺作用？w一方面将玻璃纤维粘结成一个整体，起一方面将玻璃纤维粘结成一个整体，起着传递负荷的作用；着传递负荷的作用；w另一方面又赋与玻璃钢各种优良的综合另一方面又赋与玻璃钢各种优良的综合性能，如良好的耐腐蚀性、电绝缘性和性能，如良好的耐腐蚀性、电绝缘性和加工工艺性能等。加工工艺性能等。w结论：玻璃钢制品的性能，还取决于基结论：玻璃钢制品的性能，还取决于基体合成树脂的种类。体合成树脂的种类。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺种类w我们现在
2、使用的树脂均为化工合成树脂我们现在使用的树脂均为化工合成树脂。合成树脂是一类由人工合成的，相对。合成树脂是一类由人工合成的，相对分子质量比较大的有机化合物，通常也分子质量比较大的有机化合物，通常也称之为高分子化合物，又称聚合物。称之为高分子化合物，又称聚合物。w 目前船用玻璃钢主要采用热固性树脂主要有目前船用玻璃钢主要采用热固性树脂主要有环氧、环氧、酚醛及聚酯树脂酚醛及聚酯树脂。w 目前国内大部分手糊制品均用目前国内大部分手糊制品均用不饱和聚酯不饱和聚酯树脂树脂，约占，约占80，其次是环氧树脂。，其次是环氧树脂。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺FRP船艇建造材料与制造工艺船艇
3、建造材料与制造工艺FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺基体树脂的选用原则 w最终产品性能的方面最终产品性能的方面 w 1.基体树脂要求与纤维表面或上了浆的纤维基体树脂要求与纤维表面或上了浆的纤维表面有良好的结合力，以便构成一个完整表面有良好的结合力，以便构成一个完整的界面的界面。w 2.要有与纤维相匹配的弹性模量和断裂伸长要有与纤维相匹配的弹性模量和断裂伸长率率w 基体的断裂伸长率高于纤维，才有可能使基体的断裂伸长率高于纤维，才有可能使断裂发生在纤维或纤维树脂界面，从而断裂发生在纤维或纤维树脂界面，从而获得较高的承载能力和韧性。获得较高的承载能力和韧性。FRP船艇建造材料与制造工
4、艺船艇建造材料与制造工艺w工艺方面工艺方面w3.树脂及其组分要有良好的混溶性；树脂及其组分要有良好的混溶性；w4.树脂树脂 体系有一定的成膜性；体系有一定的成膜性；w5.对纤维有良好的浸润性；对纤维有良好的浸润性；w6.以及在室温下易于存放。以及在室温下易于存放。基体树脂的选用原则 FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺合成树脂的性能 w 1力学性能力学性能w 在玻钢中，树脂将增强材料粘结成一个整在玻钢中，树脂将增强材料粘结成一个整体，从而传递和均衡应力的作用，如果这体，从而传递和均衡应力的作用，如果这一作用发挥不好，则势必影响玻纤整体强一作用发挥不好，则势必影响玻纤整体强度的充分
5、发挥。度的充分发挥。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺w2耐热性能耐热性能w 树脂在一定温度条件下仍保留其作为基树脂在一定温度条件下仍保留其作为基体材料的机械强度，即通常所说的体材料的机械强度，即通常所说的耐温耐温性。性。w 在树脂发生热老化现象的温度范围内，在树脂发生热老化现象的温度范围内，树脂发生树脂发生交联、降解、氧化交联、降解、氧化等化学反等化学反应，而导致性能迅速变坏，这是通常讲应，而导致性能迅速变坏，这是通常讲的的耐热性耐热性。w 合成树脂的耐温性和耐热性都比玻纤差合成树脂的耐温性和耐热性都比玻纤差很多，衡量以不饱和聚酯树脂为粘结剂很多，衡量以不饱和聚酯树脂为粘结剂
6、的玻璃钢耐热性最常用的标准是热变形的玻璃钢耐热性最常用的标准是热变形温度。温度。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺w3化学耐腐蚀性化学耐腐蚀性w 构成玻璃钢的两种原料中，玻纤的耐水、构成玻璃钢的两种原料中，玻纤的耐水、酸或碱的侵蚀能力是比较差的，但耐有机酸或碱的侵蚀能力是比较差的，但耐有机溶剂的侵蚀能力是很好的。溶剂的侵蚀能力是很好的。w 与玻纤相比较，树脂耐水、酸或碱水溶液与玻纤相比较，树脂耐水、酸或碱水溶液的侵蚀能力要好一些，而耐有机溶剂的侵的侵蚀能力要好一些，而耐有机溶剂的侵蚀能力要比玻璃纤维差。蚀能力要比玻璃纤维差。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺w4
7、.介电性能介电性能w 合成树脂的介电性能良好。电性能包括击合成树脂的介电性能良好。电性能包括击穿电压，耐电弧性，表面电阻，体积电阻穿电压，耐电弧性，表面电阻，体积电阻，介电常数和介质损耗角正切。，介电常数和介质损耗角正切。w 环氧树脂是一种良好的绝缘材料，固化后环氧树脂是一种良好的绝缘材料，固化后的环氧树脂，试验证明在宽广的频率和温的环氧树脂，试验证明在宽广的频率和温度范围内具有较其它热固性树脂更良好的度范围内具有较其它热固性树脂更良好的电性能。电性能。w 一般来讲，要制得具有良好介电性能的玻一般来讲，要制得具有良好介电性能的玻钢，在确定了有良好的绝缘性能的无碱玻钢，在确定了有良好的绝缘性能的
8、无碱玻纤做增强材料之后，则关键在于选择何种纤做增强材料之后，则关键在于选择何种合成树脂作基体材料了。合成树脂作基体材料了。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺三、不饱和聚酯树脂三、不饱和聚酯树脂w 不饱和聚酯树脂是制造玻璃钢的一种最重不饱和聚酯树脂是制造玻璃钢的一种最重要的树脂。要的树脂。w 不饱和聚酯，在室温下是一种粘流体或固不饱和聚酯，在室温下是一种粘流体或固体，易燃、难溶于水，而在适当加热情况体，易燃、难溶于水，而在适当加热情况下，可熔融或使粘度降低，没有明显的熔下，可熔融或使粘度降低，没有明显的熔点，当它与交联剂（稀释剂）混合而成不点，当它与交联剂（稀释剂）混合而成不饱和
9、聚酯树脂。饱和聚酯树脂。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺w 一、不饱和聚酯树脂一、不饱和聚酯树脂w 1、性能及品种、性能及品种w 种类：种类：通用型、耐腐蚀型、阻燃型、低通用型、耐腐蚀型、阻燃型、低收缩型、耐侯型聚酯树脂收缩型、耐侯型聚酯树脂等。等。w 2、不饱和聚酯树脂的不饱和聚酯树脂的固化原理固化原理：w 固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯如苯乙烯)进行进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。三维网状的体形大分子结构
10、。w 不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程，共聚反应过程的体共聚的过程，共聚反应过程的三个主要阶三个主要阶段段：FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺共聚反应过程的共聚反应过程的三个主要阶段三个主要阶段：w链引发链引发w链增长链增长w链终止链终止FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺（1）链引发链引发w 一般有三种方式一般有三种方式a、引发剂引发（如过氧化苯甲酰）、引发剂引发（如过氧化苯甲酰）b、引发剂和促进剂配合使用（如过氧化环己酮萘酸、引发剂和促进剂配合使用（如过氧化环己酮萘酸 钴）引发钴）引发c、紫外线照射引发、
11、紫外线照射引发w 树脂被引发后，双键打开，形成树脂被引发后，双键打开，形成“游离基游离基”。M1、M2分别代表乙烯类单体、聚酯分子；分别代表乙烯类单体、聚酯分子；m1 代表乙烯类单体形成的游离基；代表乙烯类单体形成的游离基；m2代表不饱和聚酯形成的游离基。代表不饱和聚酯形成的游离基。返回返回FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺（2）链增长链增长 聚酯分子双键及乙烯类单体双键被引发后，就会聚酯分子双键及乙烯类单体双键被引发后，就会进行链增长反应，有如下四种形式的链增长反应进行链增长反应，有如下四种形式的链增长反应。m1+M1 m1+M2 m2+M1 m2+M2K11K12K22K2
12、1 m1 m2 m1 m2 通过上述反应形成了新的游离基。通过上述反应形成了新的游离基。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺 上式中的上式中的K K1111 、K K1212、K K2121、K K2222分别代表四个反分别代表四个反应速度常数，四个速率常数不同，即四个应速度常数，四个速率常数不同，即四个反应的反应速度不同。即单元反应的竞聚反应的反应速度不同。即单元反应的竞聚率不同，因此要得到好的制品率不同，因此要得到好的制品,就必须选就必须选用合适的乙烯类单体种类及浓度，使得到用合适的乙烯类单体种类及浓度，使得到“恒份共聚物恒份共聚物”。实验表明：对不饱和聚酯树脂（顺酐实验表明
13、：对不饱和聚酯树脂（顺酐型），苯乙烯含量在型），苯乙烯含量在33334040时，能形成时，能形成“恒份共聚物恒份共聚物”。返回返回FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺（3）链终止链终止 链终止反应就是指体系反应的终止过程。链终止反应就是指体系反应的终止过程。在此体系中，存在在此体系中，存在“偶合终止偶合终止”反应，当反应，当共聚共聚反应进行到一定程度后，随反应进行体系中出现凝反应进行到一定程度后，随反应进行体系中出现凝胶现象，粘度增大，大分子活性链的运动受到阻碍胶现象，粘度增大，大分子活性链的运动受到阻碍，这样就减弱了偶合终止反应，而此时单体分子仍，这样就减弱了偶合终止反应，而此
14、时单体分子仍可以自由扩散，自由基还在不断形成，链增长反应可以自由扩散，自由基还在不断形成，链增长反应仍然继续进行，而且速度加快，即出现仍然继续进行，而且速度加快，即出现“自动加速自动加速效应效应”，体系急剧放热，温度可达，体系急剧放热，温度可达150150以上。以以上。以后进一步共聚反应，体系逐渐形成三维网状结构，后进一步共聚反应，体系逐渐形成三维网状结构，黏度更大，限制了单体的扩散，使聚合速度下降而黏度更大，限制了单体的扩散，使聚合速度下降而终止反应。终止反应。返回返回FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺优点（1）工艺性能良好）工艺性能良好w 这是不饱和聚酯树脂的一大优点。在室
15、温下，可这是不饱和聚酯树脂的一大优点。在室温下，可采用不同的固化系统固化成型。在常压下成型，采用不同的固化系统固化成型。在常压下成型，颜色浅，故可以制成浅色或多种彩色的制品，同颜色浅，故可以制成浅色或多种彩色的制品，同时可采用多种措施来改善它的工艺性能。时可采用多种措施来改善它的工艺性能。（2）固化后的综合性能好）固化后的综合性能好w 不饱和聚酯树脂的力学性能介于环氧树脂和酚醛不饱和聚酯树脂的力学性能介于环氧树脂和酚醛树脂之间，电学性能、耐腐蚀性能、老化性能均树脂之间，电学性能、耐腐蚀性能、老化性能均有可贵之处，并有多种特殊树脂以适应不同用途有可贵之处，并有多种特殊树脂以适应不同用途的需要。的
16、需要。（3）原料来源广、价格低廉）原料来源广、价格低廉w 不饱和聚酯树脂所用的原料要比环氧树脂的原料不饱和聚酯树脂所用的原料要比环氧树脂的原料便宜得多。但比酚醛树脂的原料要贵一些。便宜得多。但比酚醛树脂的原料要贵一些。FRP船艇建造材料与制造工艺船艇建造材料与制造工艺不足之处（1）固化时，体积收缩率大）固化时，体积收缩率大w 因此在成型时要充分考虑到一点，否则制品的质量因此在成型时要充分考虑到一点，否则制品的质量要受到影响。目前在研制低收缩性聚酯树脂方面已要受到影响。目前在研制低收缩性聚酯树脂方面已有进展，主要是通过加入聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯有进展，主要是通过加入聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或邻本二甲酸二丙烯酯等乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或邻本二甲酸二丙烯酯等热塑性聚合物的方法来实现的。热塑性聚合物的方法来实现的。（2）耐热性能比较差）耐热性能比较差w 不饱和聚酯树脂的耐热性普遍较低，即使是耐热性不饱和聚酯树脂的耐热性普遍较低，即使是耐热性能比较好的牌号，其热变形温度，也仅仅在能比较好的牌号，其热变形温度，也仅仅在120而而绝大多数树脂的热变形温度都在绝大多数树脂的热变形温度都在6070范围范围（3）成型时气味（苯乙烯）和刺激性还比较大）成型时气味（苯乙烯）和刺激性还比较大
