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玻璃纤维拉挤成型中使用树脂添加剂的 7 大好处

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拉挤玻璃纤维的最大优点之一是它相对简单,只需要两种基本成分即可制造:玻璃纤维和聚合物树脂。纤维负责提供强度和刚度。

与此同时,树脂将纤维固定到位,同时确保足够的载荷传递并保护纤维免于降解。

然而,用于拉挤玻璃纤维的树脂还含有辅助添加剂,旨在以各种方式提高性能。

如果没有此类添加剂,要确保最佳强度和长期耐用性将困难得多。

本文研究了当今玻璃纤维拉挤制造商使用的树脂添加剂的七种有益效果。

抑制氧化

拉挤工艺中使用的大多数树脂——例如聚酯、乙烯基酯和环氧树脂——都是化学惰性的。

然而,这并不意味着随着时间的推移,它们完全不会受到化学降解的威胁。几乎所有类型的树脂都经过称为氧化的过程。

氧化速率因温度和环境氧气含量等因素而异。

随着时间的推移,聚合物氧化可能导致强度明显下降,以及变色和其他美学问题。

为了提高玻璃纤维的抗氧化性,制造商通常会在树脂混合物中添加一种或多种抗氧化剂。

提高耐火性

由于玻璃纤维中的玻璃增强材料是无机的,因此它们具有天然的防火性能。然而,对于聚合物树脂则不能这样说。

虽然不同树脂之间确实存在可燃性差异,但实际上所有树脂在特定情况下都会燃烧。

制造商几乎总是使用添加剂来提高玻璃纤维的阻燃性。

可以使用一系列不同的添加剂,包括卤化阻燃剂、硼酸氢氧化铝(ATH)、聚磷酸铵(APP)等。

除了降低可燃性,阻燃剂还必须达到以下目标:

  • 限制火焰蔓延
  • 自熄明火
  • 降低烧穿率
  • 降低燃烧过程中释放的热量
  • 确保最小的烟雾产生和烟雾毒性

为了涵盖所有这些基础,不同的阻燃剂解决方案通常相互结合使用。

减少收缩

在拉挤成型过程中,涂有湿树脂的纤维进入加热模具,模具将它们压成合适的形状并使树脂快速固化。

不幸的是,模具的极端温度通常会导致不必要的副作用:树脂收缩。事实上,树脂在固化时可能会收缩多达8%。

收缩涉及尺寸损失,可能导致产品超出可接受的公差范围。同样,收缩会对玻璃纤维部件的外观产生负面影响。

制造商通常可以通过多种方式减少收缩量,包括通过使用某些添加剂,例如铝粉、滑石粉或溶解在苯乙烯中的热塑性聚合物。

更好的抗静电性

尽管玻璃纤维天然不导电,但仍可能积聚静电。如果静电量增长到足够大,它可能会自发放电,从而可能导致燃烧事件。

这种情况对用于盛放汽油、油和其他高度易燃产品的玻璃纤维容器来说是一个特殊的问题。

通过在树脂中加入抗静电添加剂,制造商可以显着降低玻璃纤维积聚静电荷的趋势。

抗静电添加剂通过让电荷在达到危险水平之前无害地消散来降低表面电导。

常见的抗静电剂有聚乙二醇、聚丙二醇、甘油聚醚等聚醚剂。

提高抗紫外线能力

在室外环境中花费大量时间的玻璃纤维部件将面临另一个潜在的降解源:紫外线辐射。紫外线降解可能以多种方式表现出来。

首先,紫外线会对玻璃纤维的外观产生负面影响,导致难看的变色、失去表面光泽和其他问题。

更严重的是,紫外线照射最终会导致玻璃纤维在结构层面上开始分解。

随着玻璃纤维强度的降低,可能很快就会出现裂纹和崩解。受影响结构的材料强度将受到严重损害,并且还可能发生彻底失效。

玻璃纤维制造商可以通过在树脂中添加二苯甲酮和其他紫外线稳定剂来提高抗紫外线能力。

此类添加剂可有效吸收紫外线辐射,从而防止其分解聚合物树脂。相反,添加剂最终会以低热量的形式释放紫外线辐射。

提高材料韧性

强度表示玻璃纤维(或任何其他材料)在不断裂的情况下可以承受的极限应力。

仅仅因为一种材料具有高强度,它不一定享有很长的使用寿命。暴露于低水平但常规的压力最终可能会破坏其物理完整性,从而导致组件故障。

韧性是一种指标,用于描绘材料长期承受常规压力的能力的更细微差别。

制造商通常使用树脂添加剂来提高玻璃纤维的柔韧性,从而提高韧性。特别是,橡胶和相关的弹性体产品往往会提供显着的韧性改进。

更容易从模具中移除

拉挤工艺的主要优势之一是可以连续制造玻璃纤维。

这增加了生产的便利性,同时最大限度地减少了停机时间并减少了所需的劳动力。然而,如果拉挤装配线中的任何一点出现问题,生产就会陷入停顿。

一个常见的问题来源是难以从模具中取出固化的玻璃纤维。为了促进这种去除,制造商通常会在树脂中加入特殊的脱模剂。

常见的脱模剂包括蜡、脂肪酸和金属硬脂酸盐。除了使玻璃纤维更容易离开模具外,脱模剂还有许多其他好处。

一方面,它们有助于保持拉挤模具清洁。如果没有脱模剂,树脂有时会硬化到模具内部。

在去除之前,此类沉积物会对玻璃纤维的尺寸和外观产生负面影响。脱模剂还有助于保护金属模具免受腐蚀,从而延长其功能寿命并确保最佳一致性。

添加剂是树脂设计过程的核心部分。制造商不仅必须考虑哪些添加剂的好处对他们来说最重要,还必须考虑这些添加剂如何相互作用并影响玻璃纤维的整体质量。

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