引拔成型所用材料的兩類,一是增強(qiáng)材料,二是膠粘材料(包括助劑)。
環(huán)氧引拔成型制品用纖維類增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維。隨著工業(yè)發(fā)展出現(xiàn)各種玻璃纖維、氈及無紡布,此外尚有其他特別用途的碳纖維、硼纖維。玻璃纖維是非結(jié)晶型無機(jī)纖維,不燃燒,生長率和膨脹系數(shù)小,能耐許多介質(zhì)的腐蝕,耐高溫。E玻璃纖維軟化點為846℃,C玻璃纖維的軟化點為688℃,S玻璃纖維的軟化點為970℃,適宜于較高溫度下使用,缺點是不耐磨,易折斷,易受機(jī)械損傷,長期放置強(qiáng)度下降。玻璃纖維按成分可分為:有堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、低堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維。環(huán)氧引拔成型制品是用E型玻璃紗和S型玻璃紗或C型玻璃紗。
國際上對玻璃鋼用纖維直徑進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究,證實纖維直徑加粗對玻璃鋼強(qiáng)度影響并不顯著。引拔用玻璃紗過去采用直徑為5~8um,目前多用10~15um。單絲直徑加粗后,提高了玻璃纖維絲產(chǎn)量,減少了合股工序,有利于樹脂浸潤。但玻纖的脆性與它的直徑四次方成正比,單絲越細(xì),其柔軟性、耐磨性也越好;直徑越細(xì),拉絲難度大,產(chǎn)量和勞動生產(chǎn)率越低、成本越高。玻璃纖維有可分為無捻紗及有捻紗兩種。無捻紗用增強(qiáng)型浸潤劑由原紗直接并股、絡(luò)紗制成;有捻紗則多用紡織型浸潤劑,原紗經(jīng)過退燒、加捻、并股、絡(luò)紗而成。無捻紗對膠液的浸潤性較好,強(qiáng)度較高、成本低,但成型過程中易磨損,起毛和斷頭,對引拔制品用無捻紗較為合適,而電工產(chǎn)品則應(yīng)用無堿玻璃紗。
由于生產(chǎn)玻璃纖維紗的直徑、支數(shù)及股數(shù)不同,使無捻紗和有捻紗規(guī)格有多種,紗的牌號表示法為:成分—單絲直徑—原紗支數(shù)/股數(shù)等。引拔用無捻無堿玻璃纖維的技術(shù)條件如下。無堿無捻紗采用鋁硼硅酸鹽玻璃成分,其堿金屬氧化物含量不大于0.5%。無堿無捻紗拉制時采用無蠟浸潤劑如KH-560,其含量不大于2.5%。無堿無捻紗不應(yīng)有影響使用的蛛網(wǎng)、表面碰傷、磨損、油污及成型不良等外觀疵點。無堿無捻紗規(guī)格為10支/30股,單絲直徑為10um,公制為0.45支,拉伸力為85N,但其供貨有困難。也可使用40支/60股,單絲直徑為8um、公制為1.0支的產(chǎn)品。
這種氈一般由切斷長纖維制成,厚度為0.1~0.4mm,引拔板狀制品可用0.5~2mm。但作為表面覆蓋應(yīng)采用單絲直徑3~5um的長纖維切斷紗。對氈要求有良好的浸透性,在成型過程中不應(yīng)有掉毛、積聚、成堆、死結(jié)、毛團(tuán)等現(xiàn)象出現(xiàn)。無紡布是由切斷纖維以干法或濕法制成無定向纖維紙,也可直接用卷曲長纖維制成無紡布。 在國外已廣泛用于引拔成型制品,取代E玻璃表面氈,效果很好,成本也不高。如美國的Nexus111-10和Nexus131-10,多是有孔眼結(jié)構(gòu),采用Nexus表面氈不僅改善制品表觀質(zhì)量,而且能提高耐疲勞、抗沖擊、防腐蝕和耐老化性能。作為電工產(chǎn)品用于充SF6的高電壓設(shè)備構(gòu)件(斷路器拉桿)極為恰當(dāng)。此外在引拔成型過程可以減少停車、提高引拔速度、減少模具磨損,提高模具使用壽命。
又稱Kevlar纖維,化學(xué)名為聚對苯二甲酰對苯二胺纖維,密度小,熱穩(wěn)定性好,拉伸強(qiáng)度,模量中等。具有耐曲折、耐疲勞、耐磨、耐腐蝕、線膨脹系數(shù)小等特點。Kevlar-49的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量為玻璃纖維的2.5~3.9倍,其沖擊韌性與耐疲勞性能也較一般纖維高,用來包覆引拔制品表面,制品不燃燒。用來制成的引拔制品比玻璃纖維增強(qiáng)材料質(zhì)量減輕30%。常用于宇宙飛船、航天飛機(jī)駕駛艙內(nèi)的方向舵、簾框、艙壁、絕緣件等。碳纖維是一種高強(qiáng)度、高模量材料,碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧制品主要是比強(qiáng)度高、耐疲勞、耐蠕變、耐摩擦和耐熱性好,用它制成的引拔棒可用于軍用或民用飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈上,也可用于防火、防靜電、防核輻射及防生物武器上。作為民用產(chǎn)品則制造運(yùn)動器械,如高爾夫球桿、滑雪板、雪橇、網(wǎng)球拍、釣魚竿、撐桿跳高桿等,主要利用其質(zhì)量輕,韌性高,抗磨損性和高剛性。而在電工產(chǎn)品中則用作導(dǎo)電桿,消除靜電器等。
國外大量用于引拔制品的膠黏劑是不飽和聚酯樹脂,其次是環(huán)氧樹脂或改性環(huán)氧樹脂,所有這些樹脂用滿足下列要求。其組成是無溶劑型的,如黏度過大則應(yīng)用活性稀釋劑調(diào)整,使之增加樹脂滲透性,同時固化時又參加樹脂反應(yīng),如聚酯樹脂常用苯乙烯,環(huán)氧樹脂常用含環(huán)氧基團(tuán)的環(huán)氧化合物,使結(jié)構(gòu)密實,同時要求無異味和毒性小。樹脂成型時間短、固化快、放熱峰值低、固化收縮率小。按制品用途不同和經(jīng)濟(jì)效果來選擇膠黏劑,但基本物理和力學(xué)性能、電性能要保證。使用中有一定貯存時間,如加入色料不分層,不影響工藝性和制品性能。對金屬模具我也腐蝕作用。環(huán)氧樹脂黏度太高則用活性稀釋劑來降低。而固化劑則以液體酸酐如甲基四氫苯酐、甲基納狄克酸酐為主,也有少量用改性液體胺固化劑。
兩種樹脂均勻雙酚A型環(huán)氧樹脂,CA9150是一種顆粒狀酸酐,CA9350是一種液體雜環(huán)胺類。兩種樹脂體系的黏度,凝膠時間都與不飽聚酯相似,但力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性及耐熱性都優(yōu)于聚酯樹脂。促進(jìn)劑 環(huán)氧體系的膠黏劑常用叔胺類促進(jìn)劑以調(diào)整凝膠時間和固化時間,它們是DMP-30、BDMA、2MI等,常用環(huán)氧酐體系,如環(huán)氧-甲基四氫苯酐體系作促進(jìn)劑。至于聚酯類和環(huán)氧乙烯基酯樹脂則加入過氧化物如BPO、DCP等引發(fā)劑及助促進(jìn)劑萘酸鈷等。填料 為了降低成本,改善表面和性能,提高產(chǎn)量,可適量加入輕質(zhì)碳酸鈣、硅微粉、陶土、滑石粉、鈦白粉等。脫模劑 可選擇硬脂酸鹽、硅脂、硅油、蜂蠟等,有的屬內(nèi)脫模劑可加入膠內(nèi),有的是外脫模及可涂在模具上。阻燃劑 可加入氫氧化鋁,四溴雙酚A、三氧化二銻或磷酸三甲酚酯。色料 常采用無機(jī)填料,用量為0.5%~3%。
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