玻璃钢废弃物处理方法

玻璃钢废弃物处理方法
废弃玻璃钢产品，传统的处理方法是掩埋与燃烧。

掩埋有占用大量土地及污染地下水
的缺点，燃烧有产生有害气体污染环境的缺点。

特别是近年来研究已证实，不饱和聚酯的
主要原料苯乙烯为环境激素。

它的化学结构稳定，又不能生物降解，具有很高的环境滞留性，成为持续性有机污染物，无论在空气、水，还是在土壤中，都能强烈地吸附于颗粒上，借助于水生、陆生食物链不断富集，对生态环境造成危害，人类若食用被污染的动、植物，将产生严重的后果。

主要表现在：１）环境激素引起男性生殖能力下降；２）男子女性化
程度加剧；３）环境激素引起女性生殖系统癌变。

国外的处理方法：１弊魑水泥原料。

该
方法是把玻璃钢废弃物先粉碎为粒径１０毫米大小的粉末，吹入水泥窑炉内，作为燃料燃烧，残渣作为水泥原料使用。

这种方法的特点是：能把玻璃钢废弃物全部处理完毕。

玻璃
钢废弃物一部分转化成能源，可以减小部分燃料用量，也就减少了二氧化碳的排放。

因窑
内温度高，产生的有害气体极少，没有有害气体污染空气的问题。

２弊魑高炉炼铁还原剂
使用。

把玻璃钢废弃物粉碎成粒度为１～１０毫米的粉末，吹入高炉，利用废弃物的碳与
氧反应生成一氧化碳，把氧化铁粉还原为铁。

其特点基本上与第一种方法相同。

３蔽锢砘
厥铡＝玻璃钢废弃物粉碎成粒度不同的粉末，作为填料使用。

这种方法，生产成本最低，
处理方法简单，但在制造微粉时，粉碎成本相对较高，作为微粉添加到ｂｍｃ、ｓｍｃ或
其他玻璃钢产品中，往往随着添加量的增加，降低新制品的强度。

４被学回收法。

这种方
法是把粉碎后的微粉溶解于乙二醇，在２３０℃～２４５℃的高温下，在碱催化剂的作用下，使树脂分解，分离出玻璃纤维，再加入顺丁烯二酸或反丁烯二酸进行再反应，重新生
成不饱和聚酯，得到的不饱和聚酯分子量有所提高，产品性能有较大程度的提高。

该方法
的优点有三：（１）废弃玻璃钢在２３０℃～２４５℃可由乙二醇类分解。

（２）一般合
成树脂设备都可进行废弃玻璃钢分解，不需要增加设备投资。

（３）分解物不需要精制，
直接可作为合成原料，再合成不饱和聚酸树脂。

国内宜采用的方法：我国的玻璃钢工业经
过４０多年的发展，特别是８０年代以后发展非常迅速，但产量的８０％是由乡镇企业生
产的，多为人工手糊产品，机械化、自动化程度低，加之许多玻璃钢生产厂家采用劣质原
材料，粗制滥造，产品寿命大大低于国外同类产品，加工时产生的边角料也高于国外水平，而且废弃玻璃钢产品基本上没有做任何处理。

绝大多数就地掩埋或在自然环境中燃烧，对
环境造成很大的污染，废弃玻璃钢的回收、利用，已成为玻璃钢工业亟待解决的问题。

笔
者认为，政府有关部门应尽快制定有关政策与法规，建立一套废弃物收集、加工、处理体系，协调生产厂家、原料厂家和使用者对废弃物的处理。

另一方面，在使用玻璃钢时要认
真论证合理选材，尽可能推广使用易回收利用的材
尽量减少使用FRP的材料。

推广新技术，采用先进的生产设备，最大限度地减少玻璃
钢生产中产生的边角料。

根据国外的先进经验和我国的基本国情，笔者认为废弃玻璃钢的
处理方法有两种，两种方法更经济实用。

1.作为水泥厂的原料燃烧是最好的方式。

燃烧可
以节约能源，减少二氧化碳的产生。

燃烧后的残渣不含氯和磷。

作为水泥原料，对水泥质
量影响不大，利用率可达100%。

中国有许多水泥厂，该厂的生产设备足以支持废玻璃钢的处理。

2.物理回收，即粉末填充法，也是一种更好的方法。

它可以处理大量的玻璃钢废料，如BMC和SMC。

填充量可达30%～50%。

虽然强度有所降低，但仍能满足一般使用要求。

同
时，它还可以减少产品的具体数量，生产轻质产品。

虽然化学再生法是最完善的方法，可
以将废玻璃钢分解成原材料再利用，但成本太高。

中国经济不太发达，资金有限。

目前，
这种方法无法大规模使用。

然而，随着经济的发展和科学技术的进步，化学处理方法将是
最好的方法。

玻璃钢复合材料的刚度、层间强度、弹性模量的特点
FRP/复合材料的力学性能具有明显的方向性。

FRP等人造复合材料也可以人为改变纤
维的方向和数量，以满足特定的强度要求。

例如，玻璃纤维布（指经纬纤维的数量）制成
的FRP，其经纬强度几乎相等。

但是，其他方向的强度较低。

例如，45°方向的强度比经
纱和纬纱方向的强度低1/2。

值得注意的是人们常常有一种误解，认为资料中所列举的强度数据就是实际构件的强
度数据。

其实这两者截然不同，差异较大。

例如手糊聚酯玻璃钢板，小试件抗伸强度可达200-250mpa，而在同样原材料的3m*9m的大型构件上取下一块试样，它的抗伸强度只有
100mpa。

这是因为两者的制造操作条件不同，大块板工艺条件不如小试件那样理想。

因此，在采用各类资料、书籍所给出的强度数据时，一定要注意你所设计的构件工艺制造条件和
一般小试件之间
否则就会出现问题。

此外，还要注意玻璃钢/复合材料层间强度和弹性模量低的特点。

层间是薄弱环节，
因为层间没有增强纤维，所以它的层间剪切和层间抗伸强度都较低，充其量也只是树脂本
身的强度。

这个特点告诫人们在设计和制造玻璃钢制品时，除工艺制造时尽量使布层间粘
牢外，设计上应使层间应力降到最低，防止层间破坏情况出现。

例如，306#聚酯玻璃钢的
层间剪切强度只有8.9-26mpa层间抗伸强度还要低些。

FRP的弹性模量比木材大2倍，但比一般结构钢的弹性模量小10倍。

因此，在FRP结构中，经常会感觉到刚度不足，会发生大变形。

为了改善这一缺点，可以采用夹层结构，
也可以采用高模量纤维或中空纤维来解决。

可以认为：FRP刚度>优质木材≈ 竹子
比强度：即单位密度下的拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其
轻质高强的程度。

玻璃钢密度介于1.5～2.0之间，只有普通碳钢的1/4～1/5比轻金属铝
还要轻1/3左右，而机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。

例如某些环
氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400mpa以上。

按比强度计算，玻璃钢不仅大
大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。

FRP接触成型工艺的发展趋势——手糊成型工艺
手糊成型的工艺流程如下：（1）生产准备
人工成膏作业场地的大小应根据产品尺寸和日产量确定。

场地清洁、干燥、通风良好，气温保持在15~35℃。

后处理和改造工段应配备通风、除尘和喷水装置。

模具准备包括清洁、组装和涂抹脱模剂。

树脂胶液配制配制时，要注意两个问题：①防止胶液中混入气泡；②配胶量不能过多，每次配量要保证在树脂凝胶前用完。

钢筋材料的制备应根据设计要求选择钢筋材料的类型和规格。

（2）糊化
铺层糊制手工铺层糊制分湿法和干法两种：①干法铺层用预浸布为原料，先将预学好
料（布）按样板裁剪成坏料，铺层时加热软化，然后再一层一层地紧贴在模具上，并注意
排除层间气泡，使密实。

此法多用于热压罐和袋压成型。

②湿法铺层直接在模具上将增强
材料浸胶，一层一层地紧贴在模具上，扣除气泡，使之密实。

一般手糊工艺多用此法铺层。

湿法铺层又分为胶衣层糊制和结构层糊制。

手工粘贴工具手工粘贴工具对确保产品质量有很大影响。

有毛辊、毛辊、螺旋辊、电锯、电钻、磨光机等。

固化制品固化分硬化和熟化两个阶段：从凝胶到三角化一般要24h，此时固化度达50%～70%（巴柯尔硬性度为15），可以脱模，脱后在自然环境条件下固化1～2周才能使
制品具有力学强度，称熟化，其固化度达85%以上。

加热可促进熟化过程，对聚酯玻璃钢，80℃加热3h，对环氧玻璃钢，后固化温度可控制在150℃以内。

加热固化方法很多，中小
型制品可在固化炉内加热固化，大型制品可采用模内加热或红外线加热。

（3）脱模和修
整
脱模应确保产品不受损坏。

脱模方法如下：① 弹射脱模。

脱模装置嵌在模具上，脱
模时旋转螺杆将产品脱模。

② 压力脱模模模上留有压缩空气或进水口。

脱模时，将压缩
空气或水（0.2MPa）压在模具和产品之间，同时用木锤和橡胶锤敲击，将产品与模具分离。

③ 大型产品（如船舶）可以在千斤顶、起重机、硬木楔和其他工具的帮助下脱模。

④ 复
杂的产品可以手动脱模。

先在模具上粘贴两三层FRP，固化后从模具上剥离，然后放在模
具上继续粘贴到设计厚度。

固化后很容易从模具上取下。

修整修整分两种：一种是尺寸修整，另一种缺陷修补。

①尺寸修整成型后的制品，按
设计尺寸切去超出多余部分；②缺陷修补包括穿孔修补，气泡、裂缝修补，破孔补强等。

FRP生产工艺接触式低压成型工艺
接触低压成型工艺的特点是以手工铺放增强材料，浸清树脂，或用简单的工具辅助铺
放增强材料和树脂。

接触低压成型工艺的另一特点，是成型过程中不需要施加成型压力
（接触成型），或者只施加较低成型压力（接触成型后施加0.01～0.7mpa压力，最大压
力不超过2.0mpa）。

接触低压成型工艺过程，是先将材料在阴模、阳模或对模上制成设计形状，再通过加热或常温固化，脱模后再经过辅助加工而获得制品。

属于这类成型工艺的
有手糊成型、喷射成型、袋压成型、树脂传递模塑成型、热压罐成型和热膨胀模塑成型
（低压成型）等。

其中前两种为接触成型。

在接触低压成型工艺中，手糊成型工艺是聚合物基复合材料生产中的第一项发明，应
用范围最广。

其他方法是开发和改进手糊成型工艺。

接触成型工艺最大的优点是设备简单、适应性广、投资少、见效快。

据近年来的统计，接触式低压成型工艺在世界复合材料工业
生产中仍占很大比例，如美国35%，西欧25%，日本42%，中国75%。

这表明接触低压成形
工艺在复合材料的工业生产中是重要的、不可替代的。

这是一种永远不会衰落的过程方法。

然而，其最大的缺点是生产效率低、劳动强度高、产品重复性差等。

1.原材料
接触低压成型的原材料有增强材料、树脂和辅助材料等。

（1）增强材料
接触成型对增强材料的要求：① 增强材料易被树脂浸泡；② 具有足够的变形能力，
能满足复杂形状产品的成型要求；③ 泡沫很容易推断；④ 能够满足产品使用条件下的理
化性能要求；⑤ 合理的价格（尽可能便宜）和丰富的资源。

用于接触成型的增强材料有玻璃纤维及其织物，碳纤维及其织物，芳纶纤维及其织物等。

（2）基体材料
基体材料接触低压成形工艺要求：① 在手糊的条件下，纤维增强材料易于浸泡，消
除气泡，与纤维的附着力强；其次，它可以在室温下凝胶和固化，并且需要较少的收缩和
挥发。

③ 适宜粘度：一般为0.2~0.5Pa，不流胶；④ 无毒或低毒；⑤ 价格合理，货源有保障。

生产中常用的树脂有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、
聚酰亚胺树脂等。

几种接触成型工艺对树脂的性能要求：成型方法对树脂性能要求。