玻璃鋼容器的材料設(shè)計指南

1、玻璃鋼容器的材料設(shè)計指南復(fù)合材料最顯著的特點是其可設(shè)計性，復(fù)合材料的物理、化學(xué)性能均可通過組分材料的選擇和匹配以及界面控制等材料設(shè)計手段來達到，以滿足設(shè)備的使用要求。因此原材料的選擇就顯得至關(guān)重要，合理地對材料進行選擇、組合又稱為材料設(shè)計。FRP的原材料包括：樹脂體系、增強材料、輔材。選用原材料時應(yīng)考慮 腐蝕介質(zhì)的組成及濃度、使用壓力、使用溫度等工藝條件，以及外界環(huán)境因素和現(xiàn)場施工條件等諸因素。同時各項技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。驗收時應(yīng)具有質(zhì)量合格證或相應(yīng)的檢驗指標(biāo)資料，必要時應(yīng)予復(fù)驗或抽驗。材料設(shè)計的原則如下：（1）工藝性 所選材料體系應(yīng)適合擬采用的工藝成型方法；（2）可靠性 對所選材料

2、體系有把握，盡可能選用已定型的、成批量生產(chǎn)的、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品；（3）適用性 材料的機械性能滿足結(jié)構(gòu)的強度和剛度要求，材料的耐環(huán)境性能要保證結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境下能正常工作；（4）經(jīng)濟性 在滿足結(jié)構(gòu)使用性能要求的前提下，盡可能地降低成本。 第一節(jié)、基體樹脂的選擇 樹脂是玻璃鋼的基體材料，其作用是傳遞載荷，并使載荷平衡，基體材料的性能，如耐腐蝕、耐熱性等，直接決定玻璃鋼的性能。常用的樹脂包括：不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂三大類，其中以不飽和聚酯樹脂使用最為廣泛。由于FRP制品的耐化性、耐溫性、抗老化性主要取決于樹脂基體，所以樹脂體系在選擇時應(yīng)特別注意?；w樹脂的選擇可分為內(nèi)襯層樹脂的選擇以及結(jié)構(gòu)層

3、樹脂的選擇兩大類。1 內(nèi)襯樹脂的選擇 總體上說，內(nèi)襯樹脂的選擇主要取決于容器的壓力等級、介質(zhì)腐蝕情況、介質(zhì)的使用溫度這幾方面的因素。首先，內(nèi)襯樹脂直接與介質(zhì)接觸，容器的設(shè)計壽命長短很大程度上取決于內(nèi)襯樹脂的耐腐蝕性。其次，容器的壓力等級越高，要求內(nèi)襯樹脂的斷裂延伸率越高。在本軟件中,我們將以前的成功使用的經(jīng)驗及各樹脂生產(chǎn)廠提供的數(shù)據(jù)建成數(shù)據(jù)庫,可供借鑒。2結(jié)構(gòu)層樹脂的選擇結(jié)構(gòu)層樹脂的選擇主要考慮其機械性能、耐溫性能，因為結(jié)構(gòu)層樹脂主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)增強的功能，不與介質(zhì)直接接觸，但介質(zhì)溫度的影響必須考慮。所以主要考慮其機械性能、耐溫性能。結(jié)構(gòu)層樹脂的選擇可參考各樹脂廠家提供的數(shù)據(jù)。第二節(jié)、纖維增強材料

4、的選擇作為增強材料的纖維及其織物是玻璃鋼主要的承載組分材料，對玻璃鋼的強度和剛度有著直接的影響。常用的纏繞用增強材料包括：玻璃纖維,主要是各種無捻粗紗、表面氈、針織氈、方格布帶、高強纖維紗等。為適應(yīng)工藝的要求，玻璃纖維無捻粗紗應(yīng)具有以下特點：(1)耐化學(xué)腐蝕性(2)工藝性 與所用樹脂有良好的相容性；(3)可靠性 線密度要有保證，懸垂性要小等。無堿玻纖與中堿玻纖: 無堿玻纖對水、弱堿介質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性較高，電性能好，老化性能好，適用于接觸水的制品與電器絕緣制品，它的缺點是易被稀無機酸侵蝕。中堿玻纖耐酸性能非常好，價格比無堿玻纖便宜。有捻纖維與無捻纖維：無捻纖維各股紗之間張力均勻，不起毛、不斷頭、成

5、帶性好，對樹脂浸潤性好，所制玻璃鋼制品強度也比有捻纖維要高。表面氈與針織氈：表面氈應(yīng)用最早，使表面產(chǎn)生富樹脂層而光滑有彈性，減少摩擦阻力，提高耐磨性、耐腐蝕性、耐水性、耐老化性和抗沖擊性，是制作玻璃鋼內(nèi)襯耐腐蝕層的首選材料。針織氈不含粘結(jié)劑，浸透速度快，工藝過程簡單，在給定方向上提供強度，提高了耐腐蝕層厚度和較好的表面光滑度。 玻璃纖維氈常用于纏繞成型制品的富樹脂層，包括內(nèi)襯層和外表層，其多用于干法纏繞，即將未浸漬樹脂的干氈直接纏到涂有樹脂的芯模上，再用滾刷一類的工具將樹脂涂覆在氈片上，一般采用短切氈和連續(xù)氈，纏繞工藝對玻璃纖維氈的要求為：(1)氈片浸透性要好(2)消泡性要好。有機纖維和滌綸布

6、：有機纖維和滌綸布工藝性比玻璃纖維要差，但在含氟介質(zhì)尤其是氫氟酸介質(zhì)中玻璃纖維不適用，必須選用有機纖維和滌綸布。 本軟件中纖維的選擇可參考纖維數(shù)據(jù)表。第三節(jié) 輔料為使樹脂按工藝要求固化，以及改進樹脂的理化性能或固化后制品的某些性能如阻燃抗靜電、耐磨等性能，通常在樹脂配方中加入某些助劑如固化劑、引發(fā)劑、促進劑、阻燃劑、脫模劑、低收縮劑等。、固化劑 固化劑也稱引發(fā)劑，它能使樹脂固化，是樹脂配方中不可缺少的組成部分，并且對樹脂性能有極大影響，不同樹脂的固化體系不一，即使同一種樹脂，使用環(huán)境不同，固化劑加入的量也不盡相同，需要在使用前充分試驗，確定配方后方可正式使用。在玻璃鋼中使用的不飽和聚酯樹脂、乙

7、烯基酯樹脂等溶解在乙烯基單體中，它們進行共聚反應(yīng)，是要由引發(fā)劑分解產(chǎn)生的游離基來引發(fā)，常用的引發(fā)劑有兩種，有機過氧化物和偶氮化合物。固化劑的特性可用四個指標(biāo)來衡量，(1).活性氧含量指過氧化物中活性O(shè)O的百分含量，含量越高，在相同條件下分解產(chǎn)生的游離基越多。（2）.臨界溫度 指過氧化物受熱分解形成具有引發(fā)活性的游離基所需要的最低溫度。 (3). 引發(fā)劑 在一定溫度下分解一半所需的時間，常用來評價過氧化物的活性大小。 (4).活化能 指過氧化物產(chǎn)生游離基所需的能量。固化劑的選用要考慮以下幾個因素（1）.樹脂活性所選固化劑與樹脂的反應(yīng)性相匹配，樹脂反應(yīng)性強，選用的引發(fā)劑活性要高，樹脂反應(yīng)性弱，選用

8、的引發(fā)劑的活性要較低以免游離基產(chǎn)生較快，到固化后期缺乏引發(fā)劑。 (2).適用期 配制好的膠液，必須保證有效地浸漬增強材料，其膠液的存放時間為適用期，不同配方的適用期是不同的。(3)成型溫度按成型產(chǎn)物溫度可分為低溫、中溫、高溫三種固化類型，必須選擇適合于該溫度范圍的有氧化物，纏繞成型法在中溫固化范圍內(nèi)，固化周期：3060min,適用期23d以上。(4)固化速度樹脂的固化速度與引發(fā)劑的活性、加入量和成型溫度有關(guān)，引發(fā)劑的用量一般為12，成型溫度確定，就可了解引發(fā)劑的活性與固化時間的關(guān)系，以達到防熱峰溫度來計算固化時間。(5)其他助劑的影響在選用引發(fā)劑時必須考慮到填料、顏料及其他添加劑對固化工藝的影響，有的填料起促進作用，會減少貯存期，也有的起阻滯作用會延緩貯存期。特別是顏料對引發(fā)劑影響很大，如碳黑對過氧化苯甲酸叔丁酯引發(fā)的樹脂，存放期只有3h,減少到不能使用的程度。、促進劑 促進劑目前固化不飽和聚酯樹脂用的有