環(huán)氧復(fù)材纏繞制品有何特點(diǎn)
2006-06-29
【中國環(huán)氧樹脂行業(yè)在線】2006年6月29日訊：環(huán)氧復(fù)合材料纏繞制品是將連續(xù)纖維粗紗或布帶浸漬環(huán)氧膠液后，在設(shè)定的纖維張力下按照預(yù)定的纏繞規(guī)律連續(xù)地纏繞在芯模或內(nèi)襯上，然后在室溫或加熱條件下固化而制成的中空回轉(zhuǎn)體制品，如管、筒、罐、壓力容器等。那么環(huán)氧復(fù)材纏繞制品有何特點(diǎn)？中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家從多方面進(jìn)行了闡述。
這位專家表示，纏繞成型工藝的類型有3種：首先是干法纏繞纖維浸膠后烘干制成預(yù)浸帶，纏繞時(shí)加熱軟化后繞制在芯?；騼?nèi)襯上經(jīng)固化而成，其特點(diǎn)是含膠量易控制，制品質(zhì)量均勻、穩(wěn)定，工藝過程易控制可提高纏繞速度，成型過程中設(shè)備和場地較清潔，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，但要求所用的固化劑(尤其是酸酐和芳香胺類)在預(yù)浸料烘干時(shí)不升華或揮發(fā)，纏繞設(shè)備較復(fù)雜、投資大，多用于航天、航空制品；其次是濕法纏繞纖維浸膠后直接纏繞到芯模或內(nèi)襯上經(jīng)固化而成，特點(diǎn)是設(shè)備簡單、對(duì)原材料的要求沒有干法那么嚴(yán)，但因纖維浸膠后馬上纏繞，所以對(duì)預(yù)浸帶的質(zhì)量不易控制和檢驗(yàn)，溶劑含量較多、固化時(shí)易生成氣泡，張力、也不剔空制、制品質(zhì)量相對(duì)較差、工作條件較臟，由于投資少、成本低(約為干法的60%)，我國應(yīng)用較多，主要用于民品的生產(chǎn)；第三是半干法纏繞它比濕法增加了烘干工序，比干法減少了烘干時(shí)間，降低了預(yù)浸帶的烘干程度，減去了預(yù)浸帶的絡(luò)紗、收卷和加熱軟化工序，使纏繞可在室溫下進(jìn)行，這樣既除去了大部分溶劑又提高了生產(chǎn)效率、減少了設(shè)備、提高制品質(zhì)量。
纏繞制品的特點(diǎn)除具有一般玻璃鋼的特點(diǎn)外，還有以下特點(diǎn)：纖維含量可高達(dá)80%，故其比強(qiáng)度高于其他玻璃鋼；質(zhì)量穩(wěn)定，易于機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高，便于大規(guī)模生產(chǎn)；大量采用無捻粗紗，故成本較低；各向異性顯著，縱向強(qiáng)度高，橫向及層間強(qiáng)度低；纏繞制品開孔處應(yīng)力集中程度高，應(yīng)作局部加強(qiáng)處理，連接配件復(fù)雜；到目前為止仍局限于生產(chǎn)正曲率回轉(zhuǎn)體，對(duì)非回轉(zhuǎn)體或負(fù)曲率回轉(zhuǎn)體制品的纏繞較復(fù)雜，尚處在研究階段。
纏繞制品的結(jié)構(gòu)大體上分為3層，中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹說，其中內(nèi)襯層直接與工作介質(zhì)相接觸，起防腐、防滲、耐溫的作用，要求內(nèi)襯材料具有優(yōu)良的氣密性，耐腐蝕性和一定的耐熱性，根據(jù)工作介質(zhì)的種類、濃度、溫度等要求來選擇內(nèi)襯材料，常用的有玻璃鋼、橡膠、塑料和金屬等；結(jié)構(gòu)層又稱為增強(qiáng)層，主要是保證制品在受力時(shí)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，由環(huán)氧基體和纏繞的纖維組成，載荷主要由纖維承擔(dān)(應(yīng)根據(jù)工作載荷選擇纖維的品種和規(guī)格)，結(jié)構(gòu)層的承載能力還與纖維纏繞方向有關(guān)(應(yīng)通過結(jié)構(gòu)計(jì)算來確定)，對(duì)內(nèi)壓容器要使環(huán)向強(qiáng)度與軸向強(qiáng)度之比近似等于由載荷產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力與軸向應(yīng)力之比，通常多采用螺旋纏繞和環(huán)向纏繞相結(jié)合的纖維鋪設(shè)方式，由螺旋纏繞纖維承受軸向應(yīng)力，環(huán)向纏繞纖維則主要承受環(huán)向壓力。對(duì)外壓容器(如地下貯罐等)則用加筋來提高結(jié)構(gòu)層的承壓能力防止制品變形，對(duì)民用產(chǎn)品還可用夾層結(jié)構(gòu)(如夾砂層)來降低成本改進(jìn)性能如玻璃鋼夾砂管，但其基體多采用不飽和聚酯樹脂；還有外保護(hù)層，對(duì)露天使用的制品尤為重要，在配方設(shè)計(jì)中應(yīng)提高其耐老化性能，如環(huán)氧樹脂及固化劑品種的選擇采用防老化劑等。
目前環(huán)氧纏繞制品主要應(yīng)用于4個(gè)方面。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹說，分別是化工管道用來輸送石油、水、天然氣和其它化工液體，具有防腐、輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐用、安裝維修方便等特點(diǎn)，可部分取代不銹鋼；大型貯罐和槽車用來貯存和運(yùn)送酸、堿、鹽及油類等液體介質(zhì)，具有輕質(zhì)、耐腐、維修方便等特點(diǎn)；壓力容器有內(nèi)壓容器(如各種氣瓶)和外壓容器(如魚雷)2種，在軍工和民用方面得到廣泛應(yīng)用；航空航天制品如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、MX導(dǎo)彈石墨/環(huán)氧復(fù)合材料發(fā)射筒(內(nèi)徑2489mm，長14046mm，重7257kg)、雷達(dá)罩等，特點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度和模量高，常用的纖維是S玻纖、芳綸纖維和碳纖維。
