玻璃钢基本生产工艺

玻璃钢基本生产工艺一：概述：玻璃纤维增强热固性塑料俗称玻璃钢，它主要有增强材料即玻璃纤维和基体树脂组成，由于我国现在玻璃钢工业发展较快，所以在玻璃纤维和树脂研发方面都取得较大发展，在普通型玻璃钢原材料工业生产方面，我国玻璃纤维和树脂产量世界最大，但在特种玻璃纤维和高性能树脂方面，我国与国际上水平还有较大的差距。本讲内容重点介绍我国玻璃纤维和树脂的种类、性能、玻璃钢成型工艺、以及做玻璃钢球阀的生产工艺等。二：原材料介绍：1.玻璃纤维1.1一般玻璃纤维组分是二氧化硅为主，同时还有钠、钾、钙等碱土金属，还有三氧化铝等氧化物。1.2玻璃纤维的分类：玻璃纤维根据用途和含碱量的不同进行分类成（1）E玻璃纤维也叫无碱玻璃纤维，它是钙、铝、硼、硅酸盐为基础的玻璃纤维，这种玻璃纤维强度较高，耐热性和电性能优良，能抗大气侵蚀，化学稳定性也好（不耐酸），（2）中碱玻璃纤维含碱量在11.5-12.5%，国外没有这种玻璃纤维，主要特点是耐酸性好，但强度不如无碱玻璃纤维，她主要用于耐腐蚀领域，价格便宜，（3）C无碱玻璃纤维叫化学玻璃纤维，耐化学比无碱玻璃纤维好，但国内品种少，且价格贵。（4）有碱玻璃纤维（A玻璃纤维）含碱量高，强度低，对潮气侵蚀较敏感，因此很少作为增强材料。（5）S玻璃纤维是一种高强度玻璃纤维，拉伸强度比无碱玻璃纤维高33%，但价格贵，（6）高硅氧玻璃纤维这种玻璃纤维含二氧化硅96%以上，耐温达1100℃，其增强材料可作为耐烧蚀制品，主要用于火箭、导弹等。（7）其它玻璃纤维，也是特种玻璃纤维，就不介绍了。1.3性能：（1）表观玻璃纤维由于基本上是光滑的圆柱体，表面积大，故纤维间的抱合力小，不利于树脂的粘合，所以其表面要用浸润剂处理。（2）它的密度2.16-4.30克/立方厘米；（3）力学性能：玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高，比同规格的金属高二倍，但延伸力低，耐磨性差。（4）玻璃纤维是很好的绝缘体。2.树脂：树脂分为热塑性和热固性二大类，在玻璃钢上应用主要指热固性树脂，它可以分成环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、其它树脂等。2.1环氧树脂：凡是含有二个以上环氧基的高聚物统称环氧树脂2.1.1环氧树脂分类：按照原材料组分分为双酚型环氧树脂、非双酚型环氧树脂、以及脂环族环氧树脂和脂肪族环氧树脂等新型环氧树脂，现在环氧树脂生产厂家一般按GB1630-79标准分类有14大类，比如E型环氧树脂，E-51，E-44是现在用的较多环氧树脂。2.1.2环氧树脂性能：(1)粘接力较强，称为万能胶，（2）树脂固化时没有副产物产生，收缩率低＜2%，强度高、绝缘性能优异，吸水率也在0.5%以下。（3）稳定性好，可以长期存放。（4）成型工艺简便。2.1.3缺点：粘度较高，耐热性差，也没有自熄力。2.1.4应用：环氧树脂存放周期长，树脂固化时没有副产物产生，收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性，良好的耐湿性能和高的绝缘性能，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。2.2不饱和聚酯树脂：2.2.1定义：有不饱和酸酐和饱和酸酐以及二元醇缩聚反应而成，可以根据不同性质及不同分子量可以做成各种品质的不饱和聚酯树脂。2.2.2特点：1）性能良好，粘度、触变性、适用期、气干性等都可以调节。2）有较好的机械性能、耐腐性、电气特性。3）着色自由、外表面可以任意涂装。4）与不同的增强材料、填料组合可以得到不同的特性。5）价格低廉并有降低成本的一系列办法。2.2.3缺点：1）中含有较多的苯乙稀单体，对人眼、气管、皮肤有刺激。2）燃性差。3）收缩率大，在7%-8%。2.2.4种类：按用途性质分类大致可以分为通用型（G型），耐热型（HE性、HM型），耐化学型（CEE）,耐燃型，柔性树脂，低挥发型，耐候型，低收缩型，乙稀基树脂；国外大部分玻璃钢耐腐蚀树脂都采用乙稀基树脂。按成型方法分为：手糊型、喷射型、胶衣型、袋压型、注射型、冷压型、热压型、缠绕型、拉挤型等。国内用量最大，生产量最大。2.3酚醛树脂：2.3.1定义：有酚类化合物和醛类化合物缩合而成的树脂统称为酚醛树脂。特点：（1）固化制品耐高温、特别是高温露晒时老化性能比聚酯树脂好。（2）耐燃性好，（3）密度小1.15克立方厘米。（3）溶剂毒性小，可以用水和酒精。（4）配制工艺比聚酯树脂简单，（6）价格也较低，是目前价格最便宜一种树脂。2.3.2缺点：（1）固化慢，要完全固化需要长时间，常温、常压成型，树脂比不饱和聚酯树脂慢。（2）固化时有副产物析出，通常成型需要高温、高压。（3）产品性能脆。（4）色泽不好，易变色。（5）树脂储存期短，需要低温保存。（6）耐碱性差。2.3.3树脂分类：根据催化剂的不同分氨酚醛树脂、镁酚醛树脂、钡酚醛树脂、钠酚醛树脂。现在使用最多的是351树脂、2130树脂、9430树脂。三．玻璃钢成型工艺：目前采用比较多的生产工艺由：1.糊成型工艺，它的特点是适用于生产机械强度要求不高的大型制品，且数量不多；优点是操作简便，专用设备少、成型费用低；缺点是质量不够稳定，劳动条件差，强度较低。手糊成型工艺占我国80%的玻璃钢市场。2.模压成型工艺，它的特点是适用大批量生产，制品尺寸精确，表面光洁，可以有二个精制表面，价格低廉，容易实现机械化，和自动化，制品外观及尺寸的重复性好。缺点是压机、模压的设计与制造较复杂，初次投资高，制品尺寸受设备限制，一般仅适用于制备中、小型玻璃钢制品。3.挤拉成型工艺，它的特点是适用于加工成型各种棒材、管材、角材、中空角材、工字钢等。缺点是生产速度受胶液加热和固化速度的限制，通常只用于耐热较低的聚酯树脂；仅能制造单向增强材料，制品的形状比较单一。4.RTM成型工艺，它与手糊工艺及喷射法相比，优点是生产周期短、材料损耗少，允许埋入嵌件及加强筋。成本比手糊低16%，劳动力省24%，原材料消耗少15%。缺点是一次性投资较大，操作技术要求较高。5.缠绕成型工艺，它的特点是适用于对强度有高度方向性要求的结构件，特别适用制造化工容器、压力容器，缺点是缠绕技术要求高，要比手糊、模压成型复杂，投资较大。6.注射成型工艺，它的特点是生产效率高，一般主要用于热塑性塑料，热固性塑料，用的少，缺点是投资较大。四.玻璃钢产品的设计：1.怎样选择原材料？（1）根据产品的用途和性能来选择。我们这次设计是改性酚醛玻璃钢球阀，它的用范围是非氧化性酸、部分有机溶剂、盐，工作温度-20-120℃，工作压力0-0.6Mpa，产品性能要求是拉伸强度＞60Mpa，弯曲强度＞100Mpa，压缩强度＞120Mpa，冲击韧性＞34.3KJ/㎡,吸水率＜0.15%（24小时）。（2）要考虑原材料是否容易得到，也就是生产厂家是否多，产量是否大。（3）要考虑价格和质量，也就是性价比是否合理。通过我们前面的介绍，增强材料我们选用中碱玻璃纤维，因为它的耐酸性很好，价格合理，又要考虑一定的强度，所以我们选中碱45支的玻璃纤维。树脂选用酚醛树脂耐酸较好，耐温在150℃左右，生产量较大，价格较便宜，缺点是固化后产物脆性，所以要改性。一般用PVB树脂进行改性，能得到较好的综合性能。2.成型工艺的设计前面我们介绍了许多成型工艺，由于考虑到产品的产量较大，又要考虑产品的结构特性，产品体积小，结构复杂，因此我们选择模压工艺。3模具的设计由于选择了模压工艺，所以，必须考虑到怎样设计模具？3.1模具的材料，模压工艺要加压、加热，我们选用5铬镍钼钢材，要热处理。3.2模具的精度和刚度，根据产品的表面光洁度，一般是0.8-12.5。3.3模具的生产周期。根据产品的大小和结构决定。3.4模具的生产成本。综合考虑性价比。3.5模具的结构。便于操作，脱模容易，考虑有脱模的斜度。3.6模具的的寿命.长期使用，一般设计1万模产品。3.7脱模工具。4.模压产品的设计的基本要求：4.1在能够满足制品使用要求的情况下，应选择价格最低廉的模压料。4.2应按照模压材料的机械性能，把制件设计为最小，结构力求简单。这不仅减少材料消耗，降低制品造价，而且模压结构简单、设计和制造容易。4.3在玻璃钢模压件上，应尽可能少用或不用嵌件。5.模压制品的设计中的几个问题：5.1模压制品的精确度是产品设计中的主要技术指标之一。5.2模压制品的光洁度是产品的外观质量。5.3模压原材料的技术性能。掌握各种模压材料的性能以得到符合使用要求的制品。6.模压制品的设计（1）要考虑制品的外形与模压，尽可能用连续面。（2）要考虑制品的外形与工艺性，必须尽可能减少模压料在制品成型过程中的流向回转曲折。（3）尖角要用圆弧过渡。（4）脱模斜度，（5）内腔和孔洞，被包容的成零件形状愈简单、规整，给模压过程创造良好的条件。（6）内腔和及其工艺性，尽量地减少制品的包容面，其内腔深度应控制到最小尺寸。（7）模压制品的壁厚。应当尽量避免厚薄不均，当壁厚必须变化时，应采用圆弧过渡。7.酚醛模塑料模压工艺：模压制品操作工艺主要有三要素：温度、压力、模压时间。酚醛模压制品的模压温度150℃左右，压力20-30Mpa,模压保压时间产品壁厚每毫米1分钟。7.模压设备模压设备主要是液压机，根据制品的大小，可以选择压机的吨位。综上所述，简单的讲了一点玻璃钢知识，如有不对的地方，请批评指整。2009.11.5