環(huán)氧復材纏繞制品有何特點
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，在設定的纖維張力下按照預定的纏繞規(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)氧復材纏繞制品有何特點？中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家從多方面進行了闡述。
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浸帶，纏繞時加熱軟化后繞制在芯?；騼?nèi)襯上經(jīng)固化而成，其特點是含膠量易控制，制品質(zhì)量均勻、穩(wěn)定，工藝過程易控制可提高纏繞速度，成型過程中設備和場地較清潔，易實現(xiàn)機械化、自動化，但要求所用的固化劑(尤其是酸酐和芳香胺類)在預浸料烘干時不升華或揮發(fā)，纏繞設備較復雜、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?；騼?nèi)襯上經(jīng)固化而成，特點是設備簡單、對原材料的要求沒有干法那么嚴，但因纖維浸膠后馬上纏繞，所以對預浸帶的質(zhì)量不易控制和檢驗，溶劑含量較多、固化時易生成氣泡，張力、也不剔空制、制品質(zhì)量相對較差、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間，降低了預浸帶的烘干程度，減去了預浸帶的絡紗、收卷和加熱軟化工序，使纏繞可在室溫下進行，這樣既除去了大部分溶劑又提高了生產(chǎn)效率、減少了設備、提高制品質(zhì)量。
纏繞制品的特點除具有一般玻璃鋼的特點外，還有以下特點：纖維含量可高達80%，故其比強度高于其他玻璃鋼；質(zhì)量穩(wěn)定，易于機械化、自動化，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，縱向強度高，橫向及層間強度低；纏繞制品開孔處應力集中程度高，應作局部加強處理，連接配件復雜；到目前為止仍局限于生產(chǎn)正曲率回轉(zhuǎn)體，對非回轉(zhuǎn)體或負曲率回轉(zhuǎn)體制品的纏繞較復雜，尚處在研究階段。
纏繞制品的結構大體上分為3層，中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹說，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；結構層又稱為增強層，主要是保證制品在受力時有足夠的強度、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(應根據(jù)工作載荷選擇纖維的品種和規(guī)格)，結構層的承載能力還與纖維纏繞方向有關(應通過結構計算來確定)，對內(nèi)壓容器要使環(huán)向強度與軸向強度之比近似等于由載荷產(chǎn)生的環(huán)向應力與軸向應力之比，通常多采用螺旋纏繞和環(huán)向纏繞相結合的纖維鋪設方式，由螺旋纏繞纖維承受軸向應力，環(huán)向纏繞纖維則主要承受環(huán)向壓力。對外壓容器(如地下貯罐等)則用加筋來提高結構層的承壓能力防止制品變形，對民用產(chǎn)品還可用夾層結構(如夾砂層)來降低成本改進性能如玻璃鋼夾砂管，但其基體多采用不飽和聚酯樹脂；還有外保護層，對露天使用的制品尤為重要，在配方設計中應提高其耐老化性能，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)氧纏繞制品主要應用于4個方面。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹說，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、耐用、安裝維修方便等特點，可部分取代不銹鋼；大型貯罐和槽車用來貯存和運送酸、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；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用；航空航天制品如火箭發(fā)動機殼體、MX導彈石墨/環(huán)氧復合材料發(fā)射筒(內(nèi)徑2489mm，長14046mm，重7257kg)、雷達罩等，特點是質(zhì)量輕、強度和模量高，常用的纖維是S玻纖、芳綸纖維和碳纖維。
