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拉挤工艺中的常见问题分析
中国玻璃纤维复合材料信息网 (cnbxfc.net) 发布日期: 2018-10-18  阅读: 723  字体:  双击鼠标滚屏

 对填料的选择

    填料在拉挤配方中是非常重要的组成,使用得当,可以改善树脂系统的加工性和固化后制品的性能,也可以显著降低复合材料的成本。如使用不当,也会严重影响加工性能和制品性能。

    一般来说,任何粉状矿物都可当作填料。填料对液体树脂系统的影响是提高粘度,产生触变,加速或阻滞固化,减少放热。在其所影响的工艺因素中,最重要的是对粘度与流变性的影响。而影响粘度的主要是填料的吸油率。吸油率上升则粘度上升,或者换句话说,在保持相同粘度情况下,吸油率越低,则该种填料的添加量就可以越大。下表列出了几种常用填料的吸油率值。

表一   各种填料的吸油率

填料

吸油率(%)

滑石粉

50

轻质碳酸钙

45

高岭土

40

氢氧化铝

20-40

重质碳酸钙

17

表面活化重质碳酸钙

16

从表中可以看出,重质碳酸钙的吸油率低,为性能较好的填料。

    此外,填料的比表面积会影响聚合速度。轻质碳酸钙、滑石粉等的比表面积大,会阻滞固化;而重质碳酸钙的比表面积较小,固化性能较优。

    通过对碳酸钙的表面用有机物包覆形成活性碳酸钙,使得聚集态颗粒减少,分散度提高,颗粒间空隙减少,从而更加降低其吸油率。

    此外,填料的价格也是选择使用何种填料的重要参考。在表中列出的几种填料中,成本最低的是重质碳酸钙和滑石粉,表面活化重质碳酸钙的成本略有升高,高岭土的成本居中,最高的是氢氧化铝。氢氧化铝通常用作阻燃填料而不作为普通填料使用。

    各种填料对固化后制品的机械物理性能的影响大致相当。对阻燃性、电性能的影响略有不同。此外,对制品的动态力学性能的影响比较复杂,与填料的颗粒大小、粒径分布、颗粒形状、硬度及填充量等都有关系。

    综上所述,对填料的选择应视对制品的最终性能要求而定。在普通的情况下,性能最好且成本最低的填料当属重质碳酸钙和表面活化重质碳酸钙、此外,除非有特殊要求,一般不建议使用复合(同时使用两种或两种以上)填料系统。

树脂混合料的增稠现象

    所谓增稠现象是指配好的树脂混合料在使用过程中粘度逐渐增高,且粘度的增高速度逐渐加快,直至达到混合料很难甚至无法使用的程度。这一现象国内的拉挤厂经常碰到,但却很难找到真正的原因和解决办法。

    导致这一现象的原因是由于配方中存在有高酸性的组份,主要是配方中所使用的液体内脱模剂(目前国内销售的液体内脱模剂大部分属于此类),这一组份与混合料中的碱性填料如碳酸钙或金属氧化物颜料发生化学反应,使钙离子或其它金属离子游离出来。这些游离出来的钙离子或其它金属离子则很快与聚酯分子链端部的羧基发生化学反应,生成络合物,形成一种聚酯—金属络台物的网状结构,从而使混合料的粘度急剧升高,流动性降低,粘度的迅速升高导致其难以浸透玻璃纤维,使拉拔的阻力也升高。所得到的制品由于浸润不够而产生性能下降。

    高酸性的组份还会与某些对酸敏感的颜料发生化学反应,使制品的颜色发生漂移。

    另外,酸性组份还对非镀铬模具(目前国内大部分合缝模均未镀铬)产生腐蚀,使模具寿命变短。它与模具的反应产物还会污染产品,使产品的某些富纤维部分变黑。

    此外,还有非常重要的一点是,过氧化物在中性或碱性介质中,其受热分解的形式是分解成两个自由基。但若在酸性介质下,其裂解反应将可能是离子裂化反应而不是自由基裂解反应.因而对树脂的交联固化不利。因此应尽量避免加入酸性物质。但硬脂酸对此尤影响[2]。

    中山红祥玻璃钢原材料经销部经过多年潜心研究,最近研制出了一种近于中性的液体内脱模剂MR—8810,有效地解决了这一难题。

制品的开裂

    制品的开裂,包括表面裂纹和内部裂纹,是令拉挤厂最为头痛的工艺问题。这一问题出现的频次最高,几乎可以出现在任何产品中和任何时间上。

    裂纹产生的原因最主要是因为放热收缩产生的热应力所导致。对这点很多厂家也都有共识。但目前国内却还难以找到较好的消除热应力的方法。虽然适当地调整模具温度和拉挤速度可能可以暂时缓和这一问题,但是随着环境条件的变化以及某些无法确知的原因,裂纹又会重新出现。可能有时在非常正常的情况下会突然出现开裂,令你防不胜防。

    为了克服这一问题,中山红祥玻璃钢原材料经销部研制出了一种DP—防裂增亮粉。

    将其添加到树脂配方中,可以大大地减少制品中裂纹的发生。只需添加少量(树脂量的2%-5%)即有明显的效果。由于添加量不大,对制品性能影响很小,对某些性能还能起到增强作用。除了能减少开裂,它还具有增加制品表面的光泽,使制品的颜色更加均匀的优点。在配方中加入这种组份,可以在很大程度上减少废品率,使生产更加平稳顺畅。

    DP—防裂增亮粉防止制品开裂的机理如下:由于它不溶于树脂,因此当它分散于树脂中之后,就在树脂连续相中形成大小约为50—100μm的分散球粒,在这些球粒中又分散有少量的液体树脂。当对树脂加热时,连续相和分散相都发生膨胀。在加热到120-140%时,树脂开始固化交联并发生收缩,分散相球粒内的树脂也发生交联固化。但此时分散相球粒仍随着温度升高而继续膨胀。因此在分散相球粒和连续相的界面处就产生了应力和应变。随着温度的继续升高,连续相的固化交联继续发生并趋于完成,这一过程伴随着连续相的持续收缩。这样在界面处就产生了更大的应力和应变。当这一应力和应变大到一定程度之后,分散相球粒内的已交联的树脂网络发生微裂纹并在球粒内扩展,从而使界面处的应力和应变得到释放。通过这样一种机理,防止了制品出现主骨架网络的连续裂纹。

    以上简要讨论了拉挤填料的选择和两种最棘手的工艺问题。当然拉挤工艺中存在的问题远不止这些。对于出现的每种问题,均需要拉挤厂、设备制造商和原材料供应商的密切协作,才有可能使问题得到较好的解决,设备制造商和原材料供应商的产品开发能力与售后服务能力对协助解决拉挤生产中出现的问题是至关重要的。

 

1.表面液滴

   原因:制品固化不完全,纤维含量少,收缩大,制品表面与模壁产生较大空隙,未固化树脂发生迁移。 

   措施:提高温度或降低拉速,使其充分固化,这对厚壁制品来说尤其重要,增加纱含量或添加低收缩剂,填料。 

2.表面起皮、破碎

   原因:表面富树脂层过厚,在脱离点产生爬行蠕动,凝胶时间与固化时间的差值过大,脱离点太超前于固化点。 

   措施:增加纱含量以增大模内压力,调整引发系统,调整温度。 

3.白粉

   原因:脱模效果差,模具内壁粘模,碎片堆积划伤制品表面,模具内壁表面粗糙度值太高(制造原因或使用时划伤、锈蚀。 

   措施:选用好的脱模剂,清理,修复或更换合格模具,停机片刻在重新启动,拉出粘模出的碎片,达到清理的目的。 

4.分型线明显,分型线处磨损

   原因:模具制造尺寸精确度不够,在合模时各模块定位偏差大,分型线有粘模情况造成白线。 

措施:修复模具,拆开模具重新组装,停机片刻再重新启动。 

5.表面纤维外露,纤维起毛

   原因:此缺陷一般在只用纤维纱增强的制品如棒材上出现,可能的原因是纤维含量太高或模腔内壁粘有树脂碎屑。 

   措施:降低纤维含量,暂停机后在重新开机。 

6.不耐老化,易褪色

   原因:没有添加光稳定剂和热稳定剂,颜料耐光性差。 

   措施:添加抗老化剂,选用优质色糊。 

7.绝缘性差

   原因:树脂、纤维的绝缘性较差,界面黏结性能较差。 

   措施:改进原材料的选择,使用偶联剂以增强界面性能。 

8.强度不够、力学性能差

   原因:原材料的力学性能指标较低,固化度不够。 

   措施:选用优质原材料,如高强纤维,高强树脂,合理控制工艺参数以保证固化度,进行后固化处理。 

9.密集气孔

   原因:原材料质量较差,温度控制不合理。 

   措施:选用好的愿材料,控制温度不能太高。

关键字: 玻璃钢 玻纤

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