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玻璃鋼用的輔助材料(一)

來源: 作者:佚名 2004/3/30 20:37:00

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輔助材料通常包括固化劑、著色劑、填料、低收縮劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、脫泡劑7個方面。輔粒可以改變玻璃鋼的某些性能助。通過輔助材料的恰當使用,整個FRP產業會進一步提高水平,輔助材料廠家也會針對FRP業界的要求進行產品開發,也不斷提高自己的水平,形成良性循環。
1 不同成型方法使用的固化劑
1.1 SMC、BMC用固化劑
  SMC(片狀模塑復合物)和BMC(團狀或散狀模塑復合物)近年的發展較快,預計今后將會繼續增長。
  不飽和聚酯樹脂的成型溫度一般在120℃~160℃的范圍以內。SMC、BMC固化系統選定時應注意以下問題:①復合物的儲存壽命;②復合物在模內的流動時間(片材凝膠時間);③固化時的反應性;④成型物中殘存單體的量等。此外,根據各自的用途還要注意氣味、耐候性、耐熱性等性能。
  以往,在SMC及BMC中作為標準固化劑主要用TBPB(10h半衰期溫度104℃),為縮短成型周期之需,BIC-75(10h半衰期溫度97℃)用得越來越多。
  較近SMC的用途中有的要求比BIC-75更進一步縮短固化周期,但單純地10h半衰期溫度低的固化劑其片材凝膠時間也縮短,特別是大型成型制品,會發生復合物未充滿整個模具之前就固化的問題。因此,希望有那種片材凝膠時間不縮短而固化上升加快的固化體系。具有TS戊烷基骨架的過酯(如KD-1、固化劑R-5、Kaya酯AN等)作為具有這種性能的固化劑體系已經上市。影響耐煮沸性能的殘存單體也能減少。
  BMC的用途有人造大理石浴槽和電氣零件。在電氣零件的用途中,多半用于受熱部位,由于加熱,有時制品會發散臭氣。臭氣固然多由樹脂組成及填料種類所影響,而使用TBPB固化劑苯環分解生成物也是臭氣發生的原因。因此,較近使用骨架中不含苯環、產生臭氣或發生反應味少的固化劑TN-117(t-丁基過氧化2乙基己基碳酸酯)等,這種減輕臭氣的方法受到重視。
  在使用已有壓機縮短周期及使用高速壓機時,需要快的固化速度。可以并用1成~3成10h半衰期低的固化劑,但這樣一來復合物的儲存壽命變短,有時會造成儲存中預凝膠及成型制品外觀不良。因此有了能延長儲存壽命而又較小限度延緩固化時間的LS固化劑上市。
  LS固化劑有的可防止BMC滯留于注射成型機螺桿部位時的凝膠化,還在配合加入碳黑、鐵黑等影響固化劑的添加劑時對SMC及BMC有良好效果。
 1.2 RI、RTM用固化劑
  RI(樹脂注入)和RTM(樹脂傳遞模塑)以多品種中批量生產為特征,可以獲得優良表面質量的成型制品,環境污染少,成型效率較高,所以在組合浴室及汽車外裝部件等方面使用較廣。樹脂以不飽和聚酯樹脂(UP)為主,也使用乙烯基酯樹脂及丙烯酸酯樹脂。固化溫度分為從室溫到60℃左右的常中溫和比此更高的高溫固化。在常中溫下使用的固化劑有過氧化甲乙酮(MEKPO)/鈷促進劑系統及過氧化乙酰丙酮(AAPO)/鈷促進劑系統。MEKPO有H、D、N、S、F5種,特點分別是快速固化型、快速固化低粘度型、標準固化型、慢固化型、用作反應性希釋劑,也有著色品種。MEKPO的固化性能隨其用量及促進劑種類、用量而變化,故適應所希望的速度和固化度需要進行用量調整。
 較近,為進一步提高生產效率,要求固化更快的固化系統,主要使用AAPO以改善冬季作業性能提出低粘度的AAPO(速固AL),還有以快速固化為目的的APPO(速固AH),AL與A相比在保持同等固化性能的同時有低粘度。
  速固A、AL、AH都有紅色著色品,這些著色品隨著樹脂的凝膠化而退色,固化后紅色完全消失,這一特征在閉模成型中可作為脫模時間的尺度。
  從經濟側面要求縮短成型周期,為改善環境則強烈要求苯乙烯低殘留。為達此目的,新開發的固化劑(超固101)較合適。有表中對比數據表明,101與A相比凝膠時間和固化時間都稍長,但表面硬度都高。以中等固化條件(固化劑1%,25℃)成型的2 mm厚注型板進行表面硬度與苯乙烯殘留量試驗,用101的硬度比用A的高(32/22),苯乙烯殘留量低(剛脫模時6.2%/7.5%,1天后二者相同為4.1%)。
  更高溫度下的固化劑選超固204是合適的,其特點是:在40~60℃下與AAPO相比,① 在短時間內可得到高固化度的固化產物,有可能縮短成型周期,② 在低收縮UP中能大幅度改進固化程度。對應使用目的,進一步可使用AAPO與TBPO的組合或TBPB及THPB與促進劑并用的體系。
  與成型制品高質量化要求相對應,較常用的典型丙烯酸酯樹脂的RTM成型預計今后會發展。在丙烯酸酯樹脂的固化中用MEKPO/Co促進劑體系時固化速度慢,所以一般使用BPO的稀釋物/胺類促進劑。
  BPO純度40%的糊在消防法中規定為非危險品,較近又有使用性更好的非危險品粉狀BPO稀釋品上市,從而可選擇考慮了固化特性及作業性都好的固化劑。
1.3 手糊、噴射用固化劑
  手糊和噴射成型在常溫固化體系下進行,基本使用下列固化體系。
  (1) 過氧化甲乙酮(MEKPO)/金屬皂
  速固化型是較一般使用的固化劑,過氧化物單品用量非常大。為安全起見稀釋到55%,而為適應所要求的性能,開發了各種類型的固化劑品種。
  速固化型固化劑的特點是,對于鄰苯型和間苯型不飽和聚酯樹脂為得到一定的可使用時間能夠減慢固化時間,但對于乙烯基酯樹脂則相反地能加速固化。
  噴射成型用的固化劑已經上市,其特點是低溫下有低粘度,冬季在寒冷處也可能進行外部混合,粘度的溫度依存性小。還有將濃度稀釋到30%的固化劑SP-30。
  厚壁制件成型、能降低急劇固化引起的發熱從而避免撓曲和裂紋的固化劑LH。
  (2) 過氧化乙酰丙酮(AAPO)/金屬皂
  冬季成型溫度低時,如用通常的MEKPO固化速度慢,可以并用或單獨使用。作為固化曲線上升的固化劑有40。
  乙烯基酯樹脂有時會不固化,需注意。
  (3) 過氧化苯甲酰(BPO)/芳族叔胺
  較早使用的常溫固化體系之一。對于MEKPO/Co固化體系,當氯離子存在時會與Co形成絡合物,形成黑斑,故使用BPO/胺體系。
  純品BPO對沖擊非常敏感,會燃燒和爆開,危險性高,無市場稍售,都以75%以下稀釋的各種形態上市。
  BPO/芳族按就是對含水10%以上的樹脂也能固化,基于該特點,可在襯里、基礎螺栓等土木建筑領域使用,也適用于混凝土襯里、聚合物混凝土等方面。
  較近有使用BPO衍生物的液態類型的制品,但需要冷藏,要注意安全使用。
  (4) 過氧化氫異丙苯(CHP)/金屬皂/胺
  用于乙烯基酯樹脂。發熱低,可得到柔軟的固化產物。用MEKPO有發泡現象,作業性差,殘留單體量多,故使用以過氧化異丙苯為基礎的固化劑328E及固化劑328EM等的混合物。還有低發熱固化快的R-329A上市。
1.4 乙烯基酯樹脂用固化劑
  乙烯基酯樹脂是有代表性的耐腐蝕樹脂,與環氧樹脂及不飽和聚酯樹脂比較,具有優良的機械特性、膠接性和范圍廣的耐化學藥品性。
  成型方法以常溫為主,對應成型方法不同也可中溫或高溫成型。

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