不饱和树脂(含有不饱和双键的高分子化合物)
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更新时间:2023-05-20
不饱和树脂
含有不饱和双键的高分子化合物
基本信息
中文名 | 不饱和树脂 |
外文名 | Unsaturated Polyester Resin |
拼音 | bu'bao'he'shu'zhi |
诞生 | 1906年 |
成型工艺 | |
定义 | 二元酸和二元醇经缩聚反应而生成的含有双键的高分子化合物 |
类别 | 热固性树脂 |
收起
简介
特性
不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂,当其在热或引发剂的作用下,可固化成为一种不溶不融的高分子网状聚合物。但这种聚合物机械强度很低,不能满足大部分使用的要求,当用玻璃纤维增强时可成为一种复合材料,俗称“玻璃钢”(英文名Fiber Reinforced Plastics 简称FRP)。“玻璃钢”的机械强度等各方面性能与树脂浇铸体相比有了很大的提高。
以不饱和树脂为基材的玻璃钢(UPR-FRP)具有以下特性:
轻质高强
FRP的密度为1.4-2.2g/cm3,比钢轻4-5倍,而其强度却不小,其比强度超过型钢、硬铝和杉木。这对于航空、航天、火箭、导弹、军械及运输等需要减轻自重的产品具有非常重要的意义。例如波音747喷气客机在主要结构上应用的FRP部件达2.2吨,有效地节省了飞机燃料,提高了航速,延长了续航时间,增加了有效载荷。见表1。
表1 UPR-FRP与其他材料的性能
(×103cm)
UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9
钢 7.8 880 1128.2 204.16 261.7
硬铝 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4
杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2
耐腐蚀性能良好
UPR-FRP是一种良好的耐腐蚀性材料,能耐一般浓度的酸、碱、盐类,大部分有机溶剂、海水、大气、油类,对微生物的抵抗力也很强,正广泛应用于石油、化工、农药、医药、染料、电镀、电解、冶炼、轻工等国民经济诸领域,发挥着其他材料无法替代的作用。
电性能优异
UPR-FRP绝缘性能极好,在高频作用下仍能保持良好的介电性能。它不反射无线电波,不受电磁的作用,微波透过性良好,是制造雷达罩的理想材料。用它制造仪表、电机、电器产品中的绝缘部件能提高电器的使用寿命和可靠性。见表2。
表2 UPR-FRP的介电性能
体积电阻率
(Ω cm)介电强度
(KV mm-1)介电常数
(60Hz)功率因数
(60Hz)耐电弧性
(S)
1012~1014 15-20 3.0-4.4 0.003 125
独特的热性能
UPR-FRP的导热系数为0.3-0.4Kcal/mh℃,只有金属的1/100-1/1000,是一种优良的绝热材料,用其制成的门窗是第五代新型节能建材。另外,FRP线胀系数也很小,与一般金属材料接近,所以FRP和金属连接不致受热膨胀产生应力,有利于其与金属基材或混凝土结构粘接。
加工工艺性能优异
UPR的加工工艺性能优异,工艺简单,可一次成型,既可常温常压成型,又可以加温加压固化,而且在固化过程中无低分子副产物生成,可制造出比较均一的产品。由于其工艺性能优异,近年来已被广泛用于制作工艺品、仿大理石制品、聚酯漆等非玻璃纤维增强型材料。
材料的可设计性好
UPR-FRP是以UPR为基体,以玻璃纤维为增强骨材的复合材料,二者经过一次性加工成型为最终形状的制品。所以FRP不仅仅是一种材料,同时也是一种结构。所谓可设计性包含两方面内容:(1)功能设计;通过选择合适的UPR和玻璃纤维可以制成具有各种特殊功能的FRP制品,如:可以制成耐腐蚀的产品;可以制成耐瞬时高温的产品;可制成透光板材;可制成耐火阻燃制品;可制成耐紫外线制品……(2)结构设计:可以根据需要,灵活地设计出各种产品结构,如玻璃钢门窗、玻璃钢格栅、玻璃钢管、玻璃钢槽、玻璃钢罐等。
任何一种材料都不是万能的,FRP也不例外。首先FRP与金属相比有许多本质上差别,例如金属是各向同性材料,而FRP是各向异性材料,金属在应力作用下,一般分为弹性变形与塑性变形两个阶段,而FRP在应力作用下一般没有显著的塑性变形阶段,没有屈服点,在受力过程中有分层现象,在超负荷时容易突然断裂。其次FRP的模量较低,比钢材差10倍,因此凡对刚性要求高的产品必须进行精心设计。第三,FRP的耐热比金属材料相差甚远,到目前为止FRP的长期使用温度还只限于200℃以下。
用途
不饱和聚酯树脂的用途
按具体专用品种分类包括有缠绕树脂、喷射树脂、RTM树脂、拉挤树脂、SMC、BMC树脂、阻燃树脂、食品级树脂、防腐蚀树脂、气干型树脂、宝丽板树脂、工艺品树脂、纽扣树脂、玛瑙树脂、人造石树脂、高透明树脂水晶树脂、原子灰树脂等。
根据其性能可分为通用型、防腐型、自熄型、耐热型、低收缩型等;
根据其主要用途可分为玻璃钢(FRP)用树脂与非玻璃钢用树脂两大类。所谓玻璃钢制品是指树脂以玻璃纤维及其制品为增强材料制成的各种产品,也称为玻璃纤维增强塑料(简称FRP或玻璃钢);非玻璃钢制品是树脂与无机填料相混合或其本身单独使用制成的各种制品,也称为非增强型玻璃钢制品。
UPR的玻璃钢制品广泛地应用于下述领域:
玻璃钢车辆:火车双层客车及零部件、窗框、汽车车身、保险杠、火车通风道、弹簧板等。
玻璃钢游乐设备:包括大型游艺机、大型水上乐园、儿童乐园。
玻璃钢交通设备、劳保及保安用品:包括公路牌、路标、人行桥、灯具、电缆盒、测量标尺、头盔、收亭、防爆器材、井盖等。
玻璃钢城市雕塑、字体、工艺品和贴骨工艺。
UPR的非玻璃钢应用领域大致如下:
钮扣:各种聚酯钮扣制品。
固化机理
成型工艺
1)手糊成型工艺;
2)喷射成型工艺;
3)浇铸成型工艺;
4)定长缠绕工艺;
5)连续缠绕制管工艺;
6)拉挤成型工艺;
7)袋压法(压力袋法);
8)片状模压成型工艺;
9)团装模压成型工艺;
10)真空辅助轻质RTM(L-RTM)