由雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂采用甲基丙烯酸與雙酚A環(huán)氧樹脂等,通過專用催化劑反應(yīng)合成的超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂,應(yīng)用日益廣泛,其中一個重要領(lǐng)域就是FRP。
環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸在催化劑存在下通過開環(huán)加成化學(xué)反應(yīng)而制得,它保留了環(huán)氧樹脂的基本鏈段,又具有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能,在適宜條件下固化后表現(xiàn)出某些特殊的優(yōu)良性能。但它活性較高、固化反應(yīng)速度較快,固化后有較大的固化收縮率。隨著國內(nèi)外對于高性能樹脂技術(shù)要求的提高,越來越希望尋找固化收縮較低的環(huán)氧乙烯基樹脂,這是一個國內(nèi)外許多廠家努力尋求的技術(shù)突破點,超低收縮環(huán)氧乙烯基酯樹脂滿足了這種需要。
由于超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂具有的足夠的機械強度和剛度、足夠的尺寸穩(wěn)定性、耐熱循環(huán)、耐腐蝕的獨特性能,因此能更好地滿足了高品質(zhì)FRP產(chǎn)品的要求,該產(chǎn)品在國內(nèi)推出后引起FRP界強烈反響,在汽車、火車、廚衛(wèi)、造船、模型、鑄造等行業(yè)的FRP產(chǎn)品開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用。
目前,F(xiàn)RP制品的外在材質(zhì)競爭趨于激烈,對FRP模具的高性能化和高功能化要求不斷增強,同時對于型芯和模腔配套的模具逐漸形成了低壓(2-8kg/cm2)的導(dǎo)向,加熱(40-80℃)的形態(tài)也在擴展中擴展。因此,新時期高品質(zhì)FRP模具必須具有以下要求:足夠的機械強度和剛度;足夠的尺寸穩(wěn)定性;足夠的耐熱性和耐熱循環(huán)性;優(yōu)良的耐化學(xué)藥品、耐磨耗和平整度,具有光澤。
這種現(xiàn)象首先對模具制作所用材質(zhì)提出更高的要求,樹脂材質(zhì)是構(gòu)成模具的主體材料之一,是模具材料綜合性能提高的重要基礎(chǔ)。高要求模具適用樹脂應(yīng)具備以下特點:低收縮特性,甚至達到零收縮;良好的工藝性;固化后能提供足夠的機械強度和剛度;良好的耐熱性;優(yōu)良的耐腐蝕性。以前市場上通行的鄰苯和間苯樹脂均不能很好滿足上述綜合性能,其缺點一是其耐熱性較差,其聚酯玻璃鋼在干態(tài)的耐熱性小于80℃,當(dāng)利用模具在循環(huán)加熱進行制品的后固化處理時,由于耐熱不夠造成模具變形、表面玻璃纖維外露,影響制品表面質(zhì)量;二是收縮大,由于樹脂的固化收縮會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,制品因此會產(chǎn)生微裂紋、形成表面缺陷,并影響制品的強度和剛度,同時由于收縮而影響模具的尺寸精度,另外樹脂的收縮會在模具表面形成玻璃鋼纖維的痕跡并影響表面品質(zhì);三是耐腐蝕性差,由于模具表面需上脫模液和脫模蠟,這些物質(zhì)基本都是有機物并含有溶劑一類的物質(zhì),并且制品在模具中成型的過程中樹脂中產(chǎn)生苯乙烯,這些物質(zhì)對模具都有腐蝕作用。
環(huán)氧乙烯基樹脂在FRP工業(yè)的推廣應(yīng)用,將FRP制品的品質(zhì)推向一個新的臺階。而困擾FRP工程師的乙烯基酯樹脂固化收縮的技術(shù)問題,也因超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂的面世有了實質(zhì)性的進展。超低收縮乙烯基酯樹脂的成功開發(fā)和應(yīng)用給FRP工程師帶來更好的選擇,能制作出高品質(zhì)的FRP制品和模具。目前,超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂在FRP領(lǐng)域主要開拓了以下應(yīng)用領(lǐng)域。
一是RTM模具
RTM成型工藝是FRP成型工藝中一種重要的成型工藝,該工藝對模具要求較高。如:保證制品尺寸,形狀的精度以及上下模匹配的精度,使制品達到A級表面精度;具有足夠高的強度和剛度在50-150Kpa的注射壓力下不損壞,不變形;通電加熱能經(jīng)受10000次85-120℃的熱沖擊的試驗而不開裂,不變形;具有較長使用壽命,至少安全生產(chǎn)3000只制品。通常RTM模具有金屬模、FRP模等,由于FRP模具相應(yīng)成本低、開發(fā)周期短,而得到廣泛應(yīng)用。但由于FRP模具在尺寸精度、強度、剛度、耐熱性等方面性能的不足,一直困擾RTM FRP模具的開發(fā)利用,通常出現(xiàn)尺寸精度不夠,模具強度剛度較差、耐熱不夠,導(dǎo)致使用壽命較短,超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂能有效解決這些問題。
二是人造大理石注形模
最近逐漸時興的人造大理石浴漕模具,由于制品自身有較大的剛度,所以要特別考慮拔模斜度,不允許由于模具變形而發(fā)生倒錐度,造成脫模困難,因此對模具材料的收縮性和強度和剛度有更高的要求。而超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂的推出更好的滿足了這一要求,且可以采用加溫方式(40~80℃)以縮短制作周期,提高生產(chǎn)效率。
三是手糊和噴射成型模
FRP成型工藝中,手糊和噴射是2種最常見的主要成型方式,該工藝主要依賴于模具成型,而成型?;旧隙际荈RP模,超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂制成的模具具有良好的尺寸精度、優(yōu)異的表面質(zhì)量、優(yōu)良的強度和剛度,且使用壽命長、制品品質(zhì)高、生產(chǎn)成本低。
四是大面積FRP板材
整體FRP板材已得到了大量的應(yīng)用,如大量應(yīng)用于實驗室中的理化板、交通工具上的臺面板材等,以及目前國外的醫(yī)療器材平臺和殼體等。這些應(yīng)用領(lǐng)域均要求板材在制作完畢后有較高的尺寸穩(wěn)定性和高強度的力學(xué)性能以便最后安裝,而一些通用樹脂等由于較大的收縮,導(dǎo)致FRP板材在脫模后,發(fā)生收縮卷曲、變形或中間凹陷現(xiàn)象(表面不平整),從而給安裝帶來了諸多不便,并最后影響美觀及使用;另外若用作實驗室的理化板制作時,要求樹脂具有良好的耐酸堿腐蝕性能,常規(guī)的通用不飽和聚酯樹脂則不符合耐腐蝕使用要求。目前唯有超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂能較好同時滿足上述要求。
五是聚合物混凝土
聚合物混凝土是全部以聚合物代替水泥作為粘接材料,與骨料等填料固化結(jié)合而成為聚合物混凝土,目前常見的人造大理石和整體樹脂砂漿地坪就是聚合物混凝土形式。在聚合物混凝土制作中,樹脂混凝土澆注之后的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使混凝土溫度上升,在放熱反應(yīng)開始后的一段時間內(nèi)樹脂混凝土仍處于從流動態(tài)到膠凝態(tài)階段,放熱的結(jié)果不會導(dǎo)致收縮應(yīng)力的產(chǎn)生;但達到放熱峰后降溫并產(chǎn)生收縮時,混凝土已經(jīng)硬化,收縮越大所產(chǎn)生的拉應(yīng)力也越大。因此聚合物混凝土制作中要求樹脂的固化收縮低、放熱峰低,否則由于樹脂固化產(chǎn)生的大量熱量會導(dǎo)致樹脂暴聚,從而導(dǎo)致聚合物混凝土開裂等,同時較大的樹脂收縮會導(dǎo)致聚合物混凝土內(nèi)部較大的內(nèi)應(yīng)力存在,在高溫或者溫度交變情況下內(nèi)應(yīng)力一旦釋放就會導(dǎo)致聚合物混凝土強度的降低,因此,超低收縮環(huán)氧乙烯基樹脂又成該領(lǐng)域很好的選擇。
六是整體FRP制作。
FRP制品的可設(shè)計性、制作方便的特點,使之在一些特殊行業(yè)中得到了大量的應(yīng)用,包括汽車行業(yè)中的概念車制作與零部件制作、各類模型和模特兒等。在這些FRP產(chǎn)品中,不僅要求樹脂玻璃鋼具有精確的尺寸外,更要求基材樹脂具有高強的力學(xué)性能。而超低收縮環(huán)氧乙烯基酯樹脂作為一種高性能特種樹脂,具有比通用不飽和樹脂更好的力學(xué)性能,已為該行業(yè)了解,從而在航模、汽車零部件等制作中得到大量的應(yīng)用