聚氨酯树脂拉挤
聚氨酯泡沫合成轨枕的应用及发展
聚氨酯泡沫合成轨枕的应用及发展∗张勇１，２㊀刘志１，２∗㊀张彬１㊀赵微微１㊀郝林栓２㊀贾积恒２（１．北京铁科首钢轨道技术股份有限公司㊀北京１０２２００）（２．铁科腾跃科技有限公司㊀河北石家庄０５２３６０）摘㊀要：综述了玻纤增强聚氨酯泡沫合成轨枕的性能特点㊁应用和发展情况，介绍了聚氨酯泡沫合成轨枕的生产工艺，探讨了一体化成型技术壁垒和解决方案，并对聚氨酯泡沫合成轨枕应用前景进行了展望㊂关键词：聚氨酯；泡沫；合成轨枕；复合桥枕；一体成型工艺中图分类号：ＴＱ３２８ ３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００５－１９０２（２０２０）０４－００３９－０３㊀∗㊀通信联系人；刘志，男，１９８６年出生，高级工程师，博士研究生，从事铁路用聚氨酯及复合材料的研究㊂基金项目：河北省产业创新创业团队（项目编号：１８９Ａ１２１６Ｈ）㊂㊀㊀玻纤增强发泡聚氨酯（ＦｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＦｏａｍｅｄＵｒｅｔｈａｎｅ，ＦＦＵ）合成轨枕由连续玻璃纤维和聚氨酯树脂经发泡拉挤工艺制备而成，主要应用于铁路钢桥明桥面和城市轨道交通，ＦＦＵ合成轨枕技术的引入是为了解决木枕易腐蚀和开裂㊁使用寿命短㊁道钉抗拔力和轨矩保持性能差㊁优质木材逐年减少的问题㊂日本于２０世纪８０年代首次生产了密度相对较低的ＦＦＵ合成轨枕㊂我国近几年在ＦＦＵ合成轨枕的基础上，通过提高产品密度和纤维含量，改进轨枕的结构形式及生产工艺，开发出铁路钢梁用复合材料（ＨＦＦＰ）桥枕，其综合性能得到大幅度提升［１－２］㊂本文介绍了聚氨酯泡沫合成轨枕的性能特点和发展，并从工艺控制上探讨了聚氨酯泡沫合成轨枕的生产技术㊂１㊀聚氨酯泡沫合成轨枕发展历程及现状国内外研制的复合材料轨枕种类很多，投入商业化应用的目前只有聚氨酯泡沫合成轨枕和回收塑料轨枕两种，后者综合性能较差，而聚氨酯泡沫合成轨枕被认为是替代木枕最适合的材料㊂国内现有的聚氨酯泡沫合成轨枕一般分为城市轨道交通用ＦＦＵ合成轨枕［３］和铁路钢梁用ＨＦＦＰ桥枕［４］㊂ＦＦＵ合成轨枕最先由日本开发成功，目前日本每年约铺设合成轨枕９万根㊂国内部分单位引进了国外技术和生产线，如积水（上海）环境科技有限公司将日本积水化学工业株式会社的技术引入国内，中船重工七二五所在日本技术基础上研制成功了国产ＦＦＵ合成轨枕，并在广州和上海地铁上应用，均取得良好的使用效果［５］㊂由于ＦＦＵ合成轨枕在道钉抗拔力㊁抗弯性能和疲劳性能达不到我国干线铁路现行标准要求，由铁科院组织研发了综合性能更优异的ＨＦＦＰ复合桥枕，可满足现行铁路设计规范最大速度２００ｋｍ／ｈ㊁最大轴重２７０ｋＮ要求，已经在我国京沪三线Ｋ４８３＋８７３桥㊁胶新线Ｋ２８６＋５６２桥和陇海线Ｋ１５６２＋４４８桥等多个铁路桥梁上应用，使用效果良好㊂ＨＦＦＰ复合桥枕于２０１８年通过铁路总公司技术评审，可在全国铁路推广应用㊂图１和图２为ＨＦＦＰ复合桥枕安装㊁产品及应用图㊂图１㊀ＨＦＦＰ复合桥枕安装图图２㊀ＨＦＦＰ复合桥枕产品及其在陇海线应用案例㊃９３㊃２０２０年第３５卷第４期２０２０．Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４聚氨酯工业ＰＯＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥＩＮＤＵＳＴＲＹ２㊀聚氨酯泡沫合成轨枕的特点及性能聚氨酯合成轨枕具有比木枕更高的抗弯曲强度㊁抗压强度及剪切强度，同时弹性模量与木枕接近，具有优异的力学性能和弹性㊂无论在低温还是高温下使用，均能表现出优异的力学性能，在自然条件下几乎无腐蚀，耐久性极好，使用寿命可达５０年㊂在安装过程中，可以像加工木材一样，对合成轨枕进行二次加工，如刻槽㊁开孔等㊂如有破损或加工错误，可以进行修复后再使用㊂采用木材制作轨枕的过程中，为了提高其耐久性能，通常会使用杂酚油浸泡处理，以达到防腐效果，该化学物质为致癌物，欧盟已经禁止使用㊂聚氨酯合成轨枕的主要原料为聚氨酯树脂和连续玻璃纤维［６］，在生产过程中几乎无ＶＯＣ排放，属环境友好型材料㊂采用聚氨酯合成轨枕的铁路线的行车安全性也比木枕高，这得益于其较大的道钉抗拔力和优异的握钉能力㊂在使用过程中，由于轨距保持性能好且电气绝缘阻抗高，无需考虑绝缘因素㊂虽然聚氨酯合成轨枕的价格较高，与木枕相比一次性投入较大，但使用过程中维护成本低，可减轻维护管理的负担，综合经济性好㊂聚氨酯合成轨枕尺寸可设计性强，能满足各种设计要求㊂ＦＦＵ合成轨枕和ＨＦＦＰ复合桥枕主要性能指标见表１㊂其中，ＦＦＵ性能指标按照ＣＪ／Ｔ３９９ ２０１２标准，ＨＦＦＰ性能指标按照ＴＪ／ＧＷ１６１ ２０１８标准㊂表１㊀聚氨酯泡沫合成轨枕性能指标指标要求ＦＦＵ合成轨枕ＨＦＦＰ复合桥枕密度／（ｇ㊃ｃｍ－３）０ ７４ʃ０ １０１ ２ʃ０ ０６弯曲强度／ＭＰａȡ７０ȡ２００弯曲模量／ＧＰａȡ６ȡ１２压缩强度／ＭＰａȡ４０ȡ１２０剪切强度／ＭＰａȡ７ȡ１８击穿电压／ｋＶȡ２０ȡ２０道钉抗拔／ｋＮȡ４０ȡ８０抗弯曲荷载／ｋＮȡ１７０ȡ１０００疲劳性能１０万次无异常２００万次无异常㊀另外，对于耐久性，ＦＦＵ合成轨枕要求紫外光照射１０００ｈ后，力学性能保持率ȡ７０％；ＨＦＦＰ复合桥枕要求紫外㊁盐雾１０００ｈ㊁湿热７２０ｈ后，力学性能保持率ȡ８０％㊂３㊀聚氨酯泡沫合成轨枕的生产工艺和设备聚氨酯泡沫合成轨枕连续拉挤生产工艺（图３）包含了集送纱㊁注胶浸润㊁模具固化㊁定长切割等几个主要过程㊂按照最终产品厚度可分为一体成型工艺和多层粘接成型工艺㊂一体成型工艺就是一次性拉挤出所需要的产品厚度，而多层粘接工艺则是根据产品最终厚度，先制备出薄片型材并对型材表面打磨，采用胶黏剂将２ ４层该薄片型材进行粘接，制备出最终产品㊂图３㊀聚氨酯泡沫合成轨枕生产工艺图３ １㊀主要设备与传统拉挤聚氨酯复合材料设备不同，聚氨酯泡沫合成轨枕的主要生产设备为聚氨酯高压发泡机和双履带（钢带）层压机，前者主要是将聚氨酯组合料进行混合并注射，实现玻璃纤维的均匀浸润；后者是连续牵引的同时进行模压固化㊂除此之外，还需用砂光机对制品进行打磨定尺，在确保尺寸的同时有利于涂装㊂对于多层粘接成型工艺，还需要压力机施加压力，确保层间粘接牢固㊂３ ２㊀工艺流程３ ２ １㊀多层粘接成型工艺多层粘接成型工艺生产的板材截面积较小，一般为（２３０ʃ１０）ｍｍˑ（７０ʃ１０）ｍｍ，产品密度为７４０ｋｇ／ｍ３时，需要的玻璃纤维数量为６００ ８００根㊂玻璃纤维通过导纱装置进入浸胶槽，高压发泡机将聚氨酯组合料均匀地注射到玻璃纤维表面，并由人工或机械揉搓的方式使玻璃纤维得到充分的浸润，此过程为开放式浸胶㊂浸润后的玻璃纤维进入双履带层压机模腔中，在（６０ʃ２０）ħ的温度下发泡固化成型，再依次经过自动切割机定长切割㊁砂光机打磨定厚㊁结构胶粘接并压合固化㊁侧面定宽打磨和表面涂装制备而成㊂此工艺生产效率低，且多层粘接存在开裂风险，有被一体成型工艺取代的趋势㊂３ ２ ２㊀一体成型工艺一体成型工艺制备的合成轨枕截面积相对较大，宽度为２３０ ３００ｍｍ㊁厚度为１４０ ３００ｍｍ㊂该工艺需要的玻璃纤维数量较多，例如常规截面尺寸２３０ｍｍˑ１４０ｍｍ㊁密度７４０ｋｇ／ｍ３的ＦＦＵ合成轨枕，㊃０４㊃聚氨酯工业㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷需要１２００ １５００根玻璃纤维；而截面尺寸２４０ｍｍˑ２４０ｍｍ㊁密度１２００ｋｇ／ｍ３的ＨＦＦＰ复合桥枕，则需要约４５００根的玻璃纤维，常规的导纱装置无法满足，需要进行特殊设计，纱房一般设置成双层或多层，并且同比例设置备用纱团，整个系统占地空间较大㊂在玻璃纤维浸润区域，采用封闭式浸润系统，无需人工辅助；由低频振动㊁超声㊁高压等装置集成的自动浸润系统可以减少劳动力，提高浸润效率，保证产品质量㊂浸润后的玻璃纤维有序进入双履带（钢带）层压机模腔中，连续拉挤固化成型㊂出模定长切割后，对表面进行打磨处理后涂装完成㊂该工艺自动化程度高，生产效率高且成本低，质量稳定㊂３ ２ ３㊀一体成型技术的问题分析首先，在聚氨酯固化过程中可能会出现烧芯现象，这是因为聚氨酯是热的不良导体，发泡过程内部温度过高，中心温度无法及时传导，导致中心区域材料炭化㊂可通过对聚氨酯配方的优化，调整反应速率及放热量，同时借助玻璃纤维对部分热量的吸收和传导，降低放热量，减少烧芯概率㊂其次，合成轨枕出模后，内部会出现裂纹现象㊂这可能是因为产品出模前表面已固化，内部未完全固化，出模后模压消失，内部继续发泡产生应力；并且产品出模冷却过程中，内外温差较大，产生不同的收缩应力㊂可通过加长层压机的长度，保证出模前产品固化充分或调整聚氨酯后固化时间，在保持线速度的情况下，确保产品出模前完全固化㊂一体成型工艺所需玻璃纤维数量是粘接成型工艺的３倍以上，浸润不充分的情况下会有干纱现象发生㊂可通过降低聚氨酯组合料的黏度，并且适当延长组合料起发时间来控制㊂更重要的是该工艺改进了浸润工艺，降低人工干预而产生的不确定性；另外工艺采用自动浸润装置，由相关的辅助浸润设备配合机械手，实现多层分散浸润，通常控制纱房温度为（２５ʃ２）ħ，相对湿度低于５０％㊂４㊀展望聚氨酯泡沫合成轨枕作为替代木枕的新型轨枕，具有轻质高强㊁弹性好和轨矩保持性能优良的特点，在我国已经形成了城市轨道交通用ＦＦＵ合成轨枕和铁路桥梁用ＨＦＦＰ复合桥枕两个标准产品，均得到了广泛的应用㊂在生产技术上，逐渐由多层粘接成型工艺向一体成型工艺迈进，生产工艺的改进也更有利于聚氨酯泡沫合成轨枕综合性能的提升和更大范围的推广应用㊂我国既有铁路钢梁木枕保有量约５５万根需要进行维修和替换，再加上逐年新修建的铁路钢桥，在未来５ １０年期间，将为聚氨酯泡沫合成轨枕的规模化应用提升巨大的市场容量㊂参㊀考㊀文㊀献［１］㊀王鹏，付兰，许双喜，等．聚氨酯材料在轨道交通方面的应用及研究进展［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１７，３２（１）：５－８．［２］㊀宋佳宁，井国庆．复合轨枕发展应用及标准对比分析［Ｊ］．铁道技术监督，２０１９，４７（５）：６－９．［３］㊀广州市地下铁道总公司．ＣＪ／Ｔ３９９ ２０１２聚氨酯泡沫合成轨枕［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１３．［４］㊀中国铁道科学研究院集团有限公司．ＴＪ／ＧＷ１６１ ２０１９铁路钢梁用ＨＦＦＰ复合材料桥枕及配套ＭＱ－１型扣件暂行技术条件［Ｓ］．北京：中国铁路总公司，２０１９．［５］㊀曾志斌．既有铁路木枕替代材料的研究现状及发展趋势［Ｊ］．铁道建筑，２０１６（８）：１－９．［６］㊀刘志，张勇，张彬，等．玻璃纤维／聚氨酯复合材料耐腐蚀和耐ＵＶ研究［Ｊ］．聚氨酯工业，２０２０，３５（１）：２６－２８．收稿日期㊀２０２０－０４－１３㊀㊀修回日期㊀２０２０－０６－１０ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＦｏａｍＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｌｅｅｐｅｒＺＨＡＮＧＹｏｎｇ１，２，ＬＩＵＺｈｉ１，２，ＺＨＡＮＧＢｉｎ１，ＺＨＡＯＷｅｉｗｅｉ１，ＨＡＯＬｉｎｓｈｕａｎ２，ＪＩＡＪｉｈｅｎｇ２（１．ＢｅｉｊｉｎｇＴｉｅｋｅＳｈｏｕｇａｎｇＲａｉｌｗａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２００，Ｃｈｉｎａ）（２．ＴｉｅｋｅＴｅｎｇｙｕｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５２３６０，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌｅｅｐｅｒｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌｅｅｐｅｒｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｂａｒｒｉｅｒｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌｅｅｐｅｒｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌｅｅｐｅｒｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ｆｏａｍ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌｅｅｐｅｒ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒｉｄｇｅｓｌｅｅｐｅｒ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ作者简介㊀张勇㊀男，１９７４年出生，博士，研究员，从事铁路用高分子材料及高性能混凝土研究㊂㊃１４㊃第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张勇，等㊃聚氨酯泡沫合成轨枕的应用及发展。
拉挤成型工艺及应用
拉挤成型工艺及应用摘要：概述拉挤成型工艺及其应用前景，通过对拉挤成型工艺与其它复合材料加工工艺的比较，阐述了拉挤成型工艺的特点和这种新的复合材料加工工艺在航空、航天、交通、电气、化工和建筑等领域的发展潜力。
关键词：拉挤成型复合材料热塑性塑料应用一、概述和发展历史拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维束、带或布等，在牵引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。
这种工艺最适于生产各种断面形状的玻璃钢型材，如棒、管、实体型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（门窗型材、叶片等）等。
拉挤成型技术是一种以连续纤维及其织物或毡类材料增强型材的工艺方法。
基本工艺过程，增强材料在外力的牵引下，经浸胶、预成型、热模固化、在连续出模下经定长切割或一定的后加工，得到型材制品。
第一个拉挤成型工艺技术专利于1951年在美国注册。
直到60年代，其应用也十分有限，主要制作实芯的钓鱼杆和电器绝缘材料等。
60年代中期，由于化学工业对轻质高强、耐腐蚀和低成本的迫切需要，促进了拉挤工业的发展，特别是连续纤维毡的问世，解决了拉挤型材横向强度问题。
70年代起，拉挤制品开始步入结构材料领域，并以每年20%左右的速度增长，成为美国复合材料工业十分重要的一种成型技术。
从此，拉挤成型工艺也随之进入了一个高速发展和广泛应用的阶段。
与此同时，国内也开始关注起拉挤成型工艺这一新型技术。
随着拉挤产品应用领域的不断拓展，人们对拉挤工艺有了全新的认识，从80年代起，秦皇岛玻璃钢厂、西安绝缘材料厂、哈尔滨玻璃钢研究所、北京玻璃钢研究设计院，武汉工业大学先后从英国PUITREX公司，美国PTI公司引进拉挤成型工艺设备。
此外河北冀县中意玻璃钢有限公司从意大利TOP Glass公司引进5条拉挤生产线，其中有一条是我国首家引进的光缆增强芯拉挤设备，其拉挤速度可达15-35 m/min。
在借鉴和消化国外先进技术的基础上，业内人员不断研究新工艺，开发新产品，从而有力地推动了国内拉挤成型工业，目前这一技术正在向高速度、大直径、高厚度、复杂截面及复合成型的工艺方向发展。
拉挤树脂及其成型工艺介绍
一、拉挤成型工艺简介
（二）拉挤产品的主要应用领域
电工领域 主要用 于高压电缆保护管、 电缆架、绝缘梯、绝 缘杆、电杆、灯柱、 变压器和电机的零部 件等。
一、拉挤成型工艺简介
（二）拉挤产品的主要应用领域
建筑领域 主要用于 门、窗结构用型材、桥 梁、栏杆、帐篷支架和
天花板吊架等。
一、拉挤成型工艺简介
三、拉挤树脂的组成与选择
（一）拉挤工艺对树脂的要求
在拉挤成型工艺中应用最多的是不饱和聚酯树脂，其中以邻苯型和间 苯型应用最为广泛，间苯型树脂具有良好的力学性能、耐热性和韧性， 在使用中应根据不同需求选择相应的不饱和聚酯树脂。
三、拉挤树脂的组成与选择
（一）拉挤工艺对树脂的要求
本公司拉挤树脂的主要种类
拉挤成型工艺包括立式拉挤工艺和卧式拉挤工艺，两种工艺的设备主 体基本相同，一般包括：纱架、浸胶槽、模具（包括预成型模和成型 模）、牵引设备和切割装置等。
送纱装置
送纱装置的作用是从纱架上的纱筒中引出无捻粗纱，然后 装置进入浸胶槽中浸渍树脂胶液。
通过导纱
二、拉挤成型工艺的原理及设备
（二）拉挤设备
浸胶装置 1、浸胶装置包括5个部分： （1）树脂槽：存放树脂胶液 （2）导向辊：将纤维无捻粗纱集束引入树脂槽 （3）压 辊：将纤维无捻粗纱置入树脂胶液中进行浸渍 （4）分纱栅板：将浸渍树脂的纤维按铺层设计分开 （5）挤胶辊：控制含胶量并排除气泡
三、拉挤树脂的组成与选择
（二）拉挤树脂的主要原材料
不饱和二元酸 顺丁烯二酸酐 性
反 丁 烯 二 酸
为树脂提供可以参与交联固化的双键，提高树脂的活 树脂固化活性优异顺酐，赋予树脂气干性
交联单体 苯 乙 烯 参与交联固化，使固化后的分子结构呈网络结构，制 品具备机械性能
玻璃钢拉挤原料
玻璃钢拉挤原料拉挤成型工艺是将浸透胶液的连续无捻粗纱、毡、带或布等增强材料，在牵引力的作用下，通过模具加热挤拉成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。
拉挤工艺用原材料1.树脂基体在拉挤工艺中，应用领域最少的就是不饱和聚酯树脂，除了环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等。
(1)不饱和聚酯树脂用作拉挤的基本上是邻苯和间苯型。
间苯型树脂有较好的力学性能、坚韧性、耐热性和耐腐蚀性能。
目前国内使用的较多的是邻苯型，因其价格较间苯型有优势，但质量因生产厂家不同差距较大，使用时要根据不同的产品慎重选择。
(2)乙烯基树脂乙烯基树脂具备较好的综合性能够，可以提升耐化学性能和耐热水解稳定性。
(3)环氧树脂环氧树脂和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂较之，具备优良的力学性能、高介电性能、耐表面漏电、耐电弧，就是优良绝缘材料。
(4)酚醛树脂它就是最早的一类热固性树脂。
具备注重的瞬时耐高温内膛性能，目前酚醛树脂已顺利应用领域在拉挤成型工艺中。
2.增强材料拉挤工艺用的进一步增强材料主要就是玻璃纤维及其制品，例如并无搓粗纱、玻璃纤维毡等。
为了满足用户制品的特定性能建议，需用芳纶纤维、碳纤维、极高分子量聚乙烯纤维及玄武岩纤维等。
玻璃纤维用作拉挤工艺的玻璃纤维主要有没有碱、中碱和高强玻璃纤维。
玻璃纤维制品的品种存有：①并无搓粗纱并无搓粗纱存有并股纱和轻易纱，线密度为1100（1200）号至4400（4800）号。
建议：成带性不好；脱解性不好；张力光滑；线密度光滑；洗去性不好。
②玻璃纤维毡片短切毡要求：面积质量均匀；短切原丝、粘c结剂分布均匀；适中的干毡强度；优良浸透性。
用于强度要求不太高的制品。
连续毡增强效果较短切毡好。
要求同上。
表面毡起到表面修饰作用和耐酸性。
缝合毡不含粘结剂，浸透性能好，价格较低。
③玻璃纤维缝编织物可以增加制品的抗张强度及抗弯强度；减轻制品的重量；制品表面平整光滑。
组合玻璃纤维增强材料，可调整制品的横向和纵向强度3.辅助材料（1）引发剂引发剂的特性通常用活性氧含量、临界温度、半衰期来表示。
玻璃纤维拉挤纱用途
玻璃纤维拉挤纱特指的是一种以拉挤生产工艺为特征的玻璃纤维，粗纱排列在纱架上并自纱架上退绕，通过张力系统、树脂槽、绕丝嘴，由小车带动其往复移动并绕在回转的芯轴（模）上。
目前市场上常见的玻璃纤维拉挤纱有两种，用途也有多区别。
一、中碱玻纤拉挤纱产品型号：CR17-2400、CR21-2400、CR21-4800中碱玻纤拉挤无捻粗纱的原产地是安徽，具有浸透速度快、耐化学性的特点，也具有耐酸性好、低静电、毛羽少的优点，主要有不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、聚氨酯和环氧树脂等，还可以可根据客户需要订做不同型号。
中碱玻纤拉挤无捻粗纱用途：可用于制造玻璃钢管道、压力容器、格栅、型材、片材、密封等材料。
二、无碱无捻粗纱（拉挤型）拉挤无捻粗纱可以与UP、VE、EP、PF等多种树脂体系相容，主要用于光缆、电缆的加强芯材、增强EP树脂、电缆加强芯材、增强水性聚氨酯、电缆加强芯材、增强环氧树脂、酚醛树脂、绝缘棒、复合绝缘子等绝缘材料。
拉挤无捻粗纱有着多种规格型号，比如：HCR3027-2400M/17/19/21 、HCR3027-4800M/17/19/21、EDR2400-T908，而且还可以根据客户需要订做不同的型号，完成私人订制。
中碱玻纤拉挤无捻粗纱在不同的领域内都有着用途：（1）建筑业：土工格栅、型材等；（2）通讯业：光缆、电缆加强芯；（3）电子电气业：绝缘棒、复合绝缘子等电绝缘材料。
芜湖白云玻纤有限公司是一家专业从事玻璃纤维及其制品研发、生产、销售的公司，主要生产高、中、无碱玻璃纤维及其制品，产品函盖中、无碱玻璃纤维无捻粗纱、短切原丝、短切毡、电子级玻纤纱和玻纤布、缠绕纱、拉挤纱、喷射纱、SMC等各种规格不同种类的产品。
其中特别注重对改性塑料增强产品的研发与升级。
白云推行“品牌+服务”经营战略，内抓管理外塑形象，本着“细木实‘芯’，鹰冠精品”的经营理念，努力创造出更加辉煌的业绩，为顾客、社会作出更大的贡献。
拉挤工艺现状及进展
拉挤工艺现状及最新工艺进展拉挤成型这项工艺，目前还处在高速发展阶段。
从国内外发展趋势来看，主要为生产大尺寸、复杂截面、厚壁产品，发展重点为：新型海洋用复合材料、电力传输、民用工程的结构组件、以及高层建筑项目。
目前国外最厚的拉挤成型产品已达101.6mm，同时拉挤工艺也从模腔内“黑色艺术”发展到以更加科学的实验手段，反复验证研究模内固化动力学，同时借助于各种电子设备、树脂注射、模具设计等不断优化质量提高生产率，随着先进设备的发展，那些之前被认为不可想象的工艺也将不断涌现。
拉挤成型的特点：一是工艺简单、高效，适合于高性能纤维复合材料的大规模生产。
拉挤线速度己知达到4 m/min以上，加上可同时生产多件产品，更进一步提高了生产效率。
二是拉挤能最好地发挥纤维的增强作用。
在大多数复合材料制造工艺中纤维是不连续的，这使纤维强度损失极大，即使连续纤维缠绕，由于纤维的弯曲、交迭等也使其强度有一定损失。
例如螺旋缠绕中，纤维的张度发挥一般只有75%～85%。
在拉挤中，纤维不仅连续而且充分展直，是发挥纤维强度的理想形式。
三是质量波动小。
拉挤工艺自动化程度高，工序少，时间短，操作技术和环境对制品质量影响都很小，因此用同样原材料，拉挤制品质量稳定性较其他工艺制品要高。
在线编织拉挤成型法自动编织在20世纪初就实现了，传统的复合材料编织是芯轴在编织机上以一定轨道匀速运动来实现的，编织的预成型体的浸渍可以通过手糊或自动喷射技术或在成型的编织点直接添加树脂。
理论上，与其他预成型体制造技术相比，编织的管状制件最适合拉挤成型，编织的最大优点在于能够把单向纤维引入到编织结构中，轴向纤维可以从任意编织纤维接点处引入。
这种结构是连续周向增强体和轴向增强体的有机结合成很稳定的预制体。
编织物所有的纤维均斜交，与轴线夹角不呈0°与90°。
编织原理与编织管如图1、图2所示。
编织过程中，纤维的运动轨迹为螺旋线。
选择合理的纤维角度，可调节产品管材径向强度与轴向强度的比例，同时，选择适宜的纤维排列密度可满足强度与外观的要求。
复合材料拉挤型材结构技术规程
复合材料拉挤型材结构技术规程一、引言本技术规程主要针对复合材料拉挤型材结构的基本原理、工艺要求、质量控制及使用注意事项进行规范，以保证产品的质量，提高产品的使用率。
二、材料选用1.树脂体系选用：根据使用环境、工艺性能等要求选用适宜的树脂体系。
常用树脂体系有环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等。
2.增强材料选用：常用增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，选择材料时应根据使用环境、使用寿命等要求进行选择。
3.型材打包选用相同规格的产品组成一个批次，便于生产组织和管理。
4.材料存储存放在干燥、阴凉、无尘、通风的场所中，避免阳光直射、雨淋、高温等条件。
三、型材生产1.型材加工拉挤型材的生产采用拉挤工艺，加工前应进行型材裁剪、切割、砂光等工作。
2.校正型材加工后应进行校正，以保证型材的几何尺寸精度。
3.加工温度型材加工时，应根据树脂体系的固化温度和型材形状进行控制，避免过高的温度导致型材变形、开裂等问题。
4.模具选型根据型材的形状、精度等要求选用适合的模具，模具表面应进行抛光处理。
5.布料增强材料应充分润湿，布料应均匀、充实，避免松散、疏松等问题。
6.裂纹检测型材生产过程中应进行裂纹检测，如发现裂纹应及时修补。
7.过渡段型材加工时应设置过渡段，避免过急的变形和应力集中。
8.冷却四、质量控制1.尺寸精度型材应符合相关的尺寸精度要求，包括长度、宽度、厚度等方面。
2.表面质量型材表面应平整、光滑、无明显缺陷，如砂眼、气泡、毛刺、瑕疵等。
3.机械性能4.水分含量型材在出厂前应进行水分含量检测，避免超标的水分含量导致产品变形、开裂等问题。
五、使用注意事项1.安装型材应按照相关要求进行安装，如安装前应进行水平校正、尺寸测量等工作。
2.使用环境型材应用于相应的使用环境，如避免高温、高湿、有腐蚀性、有磨损等环境。
3.维护保养型材在使用过程中应进行定期的维护保养，如清洗、涂漆等工作。
4.严禁超载型材在使用过程中应避免超载，以免导致断裂等危险情况。
聚氨酯树脂型材拉挤技术介绍
机械性能特点 Mechanical properties characterization
JHPK-G20 Pultrusion Machine(JHPK-G20拉挤成型设备)
结论Conclusions
什么是复合材料？ What is a ‘Composite’?
广泛定义：两种材料的结合，仅一种材料不能单独使用 Broad definition: a combination of two materials that can do things neither could do alone
市场数据： Market Statistics：
历年复合材料市场增幅（如图所示） Historic Composites Market Growth
YEAR
信息来源：复合物品制造业协会 Source: Composites Fabricators Association
市场数据： Market Statistics:
机械性能特点 Mechanical Properties Characterization
商业计时和混合传动装置系统（车床喷涂设备）（螺旋缠绕喷涂设备） Commercial meter/mix gear pump system (truck-bed-liner spray equipment)
气动混合枪头带有一次性静态搅拌器（静态混合器） Air-actuated mix head with 30-element disposable static mixer
加工特点的两相评估 Two-phase evaluation of processing characteristics
双组份拉挤聚氨酯树脂
Urepul 2112双组份聚氨酯树脂主要特性：●室温粘度低,浸润性能佳●高温固化快，生产效率高●制品韧性好，具备良好的机加工性能●制品纤维含量高，力学性能好●配合双组份混胶机使用，原料损耗低，生产自动化程度高典型应用：●拉挤成型工艺，拉挤速度最快可达2.5m/min●RTM工艺●玻纤, 碳纤, 芳纶纤维等复材模压成型制件的制作树脂性能：特征单位A组份B组份外观颜色棕色液体白色乳状液体25℃时黏度mPas 150-250 650-750 密度g/cm3 1.22-1.24 1.05-1.08闪点℃>200 >200浇注体性能：项目测试名称单位测试结果检测依据物化性能25℃混合粘度mPa.s250-450 GB/T7193 25℃凝胶时间min 24 - Tg ℃92 GB/T19466拉伸性能拉伸强度MPa 73 GB/T2568 拉伸模量GPa 3.2 GB/T2568 断裂伸长率% 4.5 GB/T2568弯曲性能弯曲强度MPa 116 GB/T2570 弯曲模量GPa 3.5 GB/T2570冲击性能冲击强度KJ/m287 GB/T2571常温固化24h，120 °C后固化4h，测试标准按照国标操作工艺：以拉挤工艺为例，待纱全部穿好，将双组份供胶机的AB泵出料比例调至正确配比，按质量比例将A料和B料打入注塑盒内，开启拉挤线即可生产，拉挤速度根据制品厚度进行调节。
玻璃钢制品性能：注：玻璃纤维为CPIC ECT 玻纤存储方法及使用环境：A/B 组份的储存方法和有效期已标注在包装桶上; 树脂和固化剂的存储于15-25℃的干燥通风处本产品应在18-25℃的温度环境下使用。
储存及包装：储存过程中需避光通风，储存环境温度控制在15-25℃，包装一旦打开请及时用完。
包装分为25KG 和220KG 两种规格免责申明以上所有数据及技术信息均基于本公司测试及对该材料的了解，对于该材料是否适用于特定产品设计及应用，需由使用方自行评估确定。
新型节能防火窗-聚氨酯门窗
新型节能防火窗——聚氨酯复合材料门窗建筑节能一直是建筑界所追求、国家所倡导的，在《建筑节能与绿色建筑发展十三五规划》中明确提出到2020年城镇新建建筑能效水平比2015年提高20%。
资料显示，门窗能耗占建筑总能耗的约50%，门窗节能对于建筑节能来说有着重要的影响。
另外，现在高层住宅建筑日益增多，建筑防火也越来越受到各方的重视和关注，耐火、防火的建筑门窗需求也成逐年增加的趋势。
一种对窗新的要求就出现了，既要满足建筑节能的要求又要能够耐火、防火。
传统的防火窗（耐火窗）使用钢制窗型材和防火玻璃成窗，钢制的窗型材虽然可以达到防火（耐火）的要求，但是钢的热传导系数高，故钢窗的保温效果差，满足不了建筑节能的要求。
塑钢窗、断桥铝窗在一定程度上可以满足保温节能的要求，但是它们又不能经受住火灾高温的考验。
为此，美国亨斯曼、美国欧文斯科宁、上海集韧合作研发的聚氨酯复合材料门窗-新型节能防火窗应势而出，它有着比断桥铝更好的保温效果，也有能和钢窗媲美的防火性能。
聚氨酯复合材料门窗所用的门窗型材是：由玻璃纤维和聚氨酯树脂通过拉挤工艺而制得的一种复合材料。
与传统的聚酯树脂复合材料相比，在工艺上聚氨酯复合材料有生产速度快、成型过程无VOC挥发、可生产复杂截面形状等特点；在性能上，聚氨酯复合材料有着更高的强度、模量、隔热性能，更好的握钉力、耐疲劳性能，更低的线性热膨胀系数等优点。
众多的优异性能，使得集韧的聚氨酯复合材料受到了广泛的关注和应用，除了应用于建筑门窗外，还被用于太阳能边框、物流托盘、集装箱底板、护堤板、电缆桥架、电力横担、电线杆等。
对于建筑门窗型材来说，聚氨酯门窗型材可以说是集各种材料的优势于一身：一、聚氨酯门窗型材有着和PVC型材相近的保温性能，但又有较高的强度和模量，使聚氨酯门窗不需要加强衬钢；二、聚氨酯门窗型材有着可以和铝合金型材媲美的力学性能，但保温性能优于铝合金，聚氨酯门窗无需使用隔热断桥；三、通过一定的结构设计和配件的使用，聚氨酯门窗可以满足1H的耐火（耐火1小时）要求，且它比钢窗有着无法比拟的保温优势；四、聚氨酯复合材料线性热膨胀系数、耐腐蚀、绝缘性能在门窗使用过程中也更加有优势。
聚氨酯树脂拉挤
柔性
R
H O CH2
CH OH n
HOC H 2 C H 2 C H 2 C H 2n O H
OO H OR ' O CRCOR ' O H
刚性
H2N
CH2
NH2
H O C H 2 C H 2O H
Cl H2N
CH2
Cl NH2
HO CH2 CH OH CH3
支化
CH2 OH CH OH CH2 OH
88.0％ 84.4％
15202 77.9％
12643 64.8％
环氧树脂
311
15287
15488 10148
* 65.5％
/
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/
/
/
/
/
21464 14180
* 66.1％
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乙烯基酯树脂
326
18308 15807 86.3％ 15182 82.9％ 15289 83.5％ 15156 82.8％ 14844 81.1％ 14863 81.2％ 7188 39.3％
聚氨酯改性不饱和树脂耐湿热性能
弯曲强度（MPa） 弯曲模量（MPa）
1D
温度
4D
（60℃）
6D
湿度
14D
（93％RH） 21D
28D
温度（60℃）
湿度（93％ RH）12hrs
温度（25℃）
湿度（93％ RH）12hrs
1Cy 4Cy 6Cy 14Cy 21Cy
28Cy
UP－PU 488
19508 19484 99.9％ 19104 97.9％ 19272 98.9％ 19146 98.1％ 19099 97.9％ 19881 102％ 19981 102％ 19674 101％ 19772 101％ 19786 101％ 19500 100％ 19778 101％
拉挤成型工艺流程
拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他连续增强材料、聚脂表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模，由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。
利用拉挤工艺生产的产品其拉伸强度高于普通钢材。
表面的富树脂层又使其具有良好的防腐性，故在具有腐蚀性的环境的工程中是取代钢材的最佳产品，广泛应用于交通运输、电工、电气、电气绝缘、化工、矿山、海洋、船艇、腐蚀性环境及生活、民用各个领域。
拉挤成型工艺流程拉挤成型工艺形式很多，分类方法也很多。
如间歇式和连续式，立式和卧式，湿法和干法，履带式牵引和夹持式牵引，模内固化和模内凝胶模外固化，加热方式有电加热、红外加热、高频加热、微波加热或组合式加热等。
拉挤成型典型工艺流程为：玻璃纤维粗纱排布——浸胶——预成型——挤压模塑及固化——牵引——切割——制品拉挤成型设备组成：1、增强材料传送系统：如纱架、毡铺展装置、纱孔等。
2、树脂浸渍：直槽浸渍法最常用，在整个浸渍过程中，纤维和毡排列应十分整齐。
3、预成型：浸渍过的增强材料穿过预成型装置，以连续方式谨慎地传递，以便确保它们的相对位置，逐渐接近制品的最终形状，并挤出多余的树脂，然后再进入模具，进行成型固化。
4、模具：模具是在系统确定的条件下进行设计的。
根据树脂固化放热曲线及物料与模具的摩擦性能，将模具分成三个不同的加热区，其温度由树脂系统的性能确定。
模具是拉挤成型工艺中最关键的部分，典型模具的长度范围在0.6~1.2m之间。
5、牵引装置：牵引装置本身可以是一个履带型拉出器或两个往复运动的夹持装置，以便确保连续运动。
6、切割装置：型材由一个自动同步移动的切割锯按需要的长度切割。
成型模具的作用是实现坯料的压实、成型和固化。
模具截面尺寸应考虑树脂的成型收缩率。
模具长度与固化速度、模具温度、制品尺寸、拉挤速度、增强材料性质等有关，一般为600～1200mm。
拉挤成型(1)
拔浸胶玻璃钢纤维或织物，挤压通过加热模具
成型、固化形成玻璃钢线型材, 用于生产断面 形状固定不变的玻璃钢制品。
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
玻璃纤维粗纱排布→浸胶→预成型→拉挤模塑及固化→牵引→ 切割→制品→包装
图1 复合材料拉挤成型工艺过程示意图
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
（2）树脂浸渍 将排布整齐的增强纤维均匀浸渍上已配制好的不饱
和树脂的过程，一般是采用将纤维通过装有树脂胶
槽时进行的。 方法: 压纱浸渍
直槽浸渍
滚筒浸渍 压纱和直槽浸渍法最为常用，在整个浸渍过程中，必 须保证纤维和毡排列十分整齐。
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
证制品断面含纱量均匀。
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
作用：是将浸透了树脂的增强材料进一步均匀并除去
多余的树脂和排除气泡，使其形状逐渐形成成型模的
进口形状。 形状：如拉挤成型管材时，一般使用圆环状预成型模；
制造空心型材时，通常使用带有芯模的预成型模；生
产异型材时，大都使用形状与型材截面形状接近的金 属预成型模具。 原理：在预成型模中，材料被逐渐地成型到所要求的 形状，使增强材料在制品断面的分布符合设计要求。
固化程度。
一般采用钢镀铬，模腔表面要求光洁，耐磨，借 以减少拉挤成型是的摩擦阻力和提高模具的使用 寿命。
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
成型模具按结构形式可分为：整体式和组合式成型 模两类。 整体模具是由整体钢材加工而成，一般适用于棒材 和管材。组合成型模具有上、下模对合而成。这种 类型的模具易于加工，可生产各种类型的型材，但 制品表面有分型线痕迹。 空腹制品采用芯模。芯模一端固定，另一端悬臂伸 入上、下模所形成的空间，与上、下模一起构成产 品所需的截面形状。为减少脱模时芯模产生的阻力， 芯模尾部加工成 1/300~1/200 的锥度，较大的芯模应 考虑采用模心加热装置。
风电叶片拉挤工艺专家交流
风电叶片拉挤工艺专家交流拉挤工艺介绍拉挤工艺：指由奉引机牵引纱线，依次经过展纱、浸润、预成型、成型、梯次降温固化、载剪最终得到拉挤板材的过程，拉挤工艺属于连续性生产，理论上可以制作无限长度的板材。
具体而言，展纱阶段由于碳纤维纱线和玻纤成卷方式不同在工艺上有所区别：碳纤维类似家用针线，缠在线轴上；玻纤没有线轴，线从里到外抽出使用。
浸泗阶段根据配合树脂不同工艺不同：环氧类或不饱和树脂通常采用开放式浸泄，纤维通过开放式胶槽时即完成浸泗并加热固化：聚氮酯采用注射式浸泄，在全封闭环境中将树脂压入浸润。
两者比较后者避免树脂挥发，对环境影响更小。
纱线浸泗后先于小型模具进行初步加热后再进入成型模具加热；成型后在保温的同时温度梯次降低平稳固化，避免快速固化导致的产品块陷，最终裁剪得到拉挤板材。
灌注工艺：又称为真空导入工艺。
最早通过手糊形式，把纤维织物浸到树脂里，再逐层贴到模具上。
后续采用不透气薄膜抽真空的方式，抽出气体之后降低了它的树脂与布层之间的气泡或缺陷分层。
灌注工艺流程为：首先对成型模具进行表面处理之后，把纤维织物按切割区、产品区、废料区等逐层放到模具上，再于纤维之间填充芯材用于平衡强度与重量，再在透膜布、导流网、真空带膜等辅助材料的作用下抽出纤维间空气，让内部形成负压，再将树脂真空导入灌注。
透膜布用于在产品表面提供粗提界面，即可作为灌注□也可以用于后期对产品进行补强：导流网用于轴助树脂流动；真空带膜贴到模具后用于形成真空环境。
拉挤工艺与灌注工艺区别在于：拉挤工艺可连续生产，生产效率更高；灌注工艺则需要完成一个产品后才能继续生产，但其产品平面结构更为复杂。
拉挤工艺优势：拉挤工艺自1950s由美国人发明后，其优势不断在提升。
1）拉挤工艺原材料利用率需。
理论上纱线和树脂是在连续生产，在模具内纱线和树脂基本完全被利用：而灌注工艺模具上有产品区、切割区、辅料区，在树脂流动的过程中不可避免的出现了边角料的浪费。
2）拉挤工艺可用于制造截面复杂的型材，可设计性强。
聚氨酯拉挤生产军用集装箱
也不会有问题。
WindCoat保护涂料是喷涂型，在不使用溶剂的情况下，也有优秀的粘附力。
它赋予环氧层板和聚氨酯胶衣极佳的粘接强度。
多年来Relius风叶系统作为涂料产品为风力机提供耐久性防护。
Relius产品，特别是适合在叶片玻纤表面进行处理的品种，包括胶衣保护性涂料、填料、边缘保护和顶层涂层。
聚氨酯双组分涂料以低溶剂或无溶剂形式供应，符合目前VOC规定。
无论是用滚涂、喷涂、手工或机器自动涂敷，Relius涂料可用于所有制造工艺，包括湿法积层、预浸料积层和灌注工艺。
巴斯夫的技术力量，包括从以解决方案为导向的咨询和个性化技术服务一直到培训人员，这些都增加了Relius产品的优势。
用于风力发电机的Relius涂料在超过15年的应用中已证明其价值。
当地球在转动之时，全球2.5万片用Relius涂料涂装过的风力机叶片也在转动。
3用于环氧树脂复合材料的高性能塑料微粉化最近，巴斯夫公司塑料部门推出了一种耐高温热塑性塑料，呈粉末化片状，它被命名为Ultrason E2020P SR微粒。
该产品是聚醚砜（PES）的一种特殊品种，由于含有较多的末端羟基，可以和高性能环氧树脂相容良好，在长期的应用中已被证明为一种抗冲击改性剂。
耐高温环氧树脂复合材料用于飞机和赛车上，但非常脆，除非用耐热的抗冲击改性剂进行改良，如Ultrason E2020P SR。
这种新的粉末状产品，更容易被包覆于树脂体系中。
它不需再使用一种溶剂来溶解，而溶剂最终必须被除去。
这就节省了客户的时间和费用。
该微粉末状产品现在可以大量购得。
聚氨酯拉挤生产军用集装箱拜耳材料科学公司的一种聚氨酯拉挤工艺已被用来生产复合材料军用集装箱。
采用拜耳Baydur PUL2500双组分聚氨酯系统，Conforce国际公司生产了EKO-FLOR ms1联锁轻质复合材料板材系统，用于美国军方采购的专用运输集装箱。
联锁板材专用于军需品架子材料，24英寸宽，可切割至所需长度。
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88.0％ 84.4％
15202 77.9％
12643 64.8％
环氧树脂
311
15287
15488 10148
* 65.5％
/
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/
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/
/
21464 14180
* 66.1％
/
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乙烯基酯树脂
326
18308 15807 86.3％ 15182 82.9％ 15289 83.5％ 15156 82.8％ 14844 81.1％ 14863 81.2％ 7188 39.3％
N＝C＝O ＋ HOH
N C OH H
O N C OH ＋ O＝C＝N H
O
O
N CO C N
H
H
O
N CN
H
H
＋ CO2
2.1.3 异氰酸酯与胺反应生成取代脲
O＝C＝N
N＝C＝O ＋ H2N R' NH2
O
N C NH H
R' O
N C NH H
2.1.4 异氰酸酯与羧酸反应生成酰胺和二氧化碳
O C OH ＋ O＝C＝N
聚氨酯改性不饱和树脂耐湿热性能
弯曲强度（MPa） 弯曲模量（MPa）
1D
温度
4D
（60℃）
6D
湿度
14D
（93％RH） 21D
28D
温度（60℃）
湿度（93％ RH）12hrs
温度（25℃）
湿度（93％ RH）12hrs
1Cy 4Cy 6Cy 14Cy 21Cy
28Cy
UP－PU 488
19508 19484 99.9％ 19104 97.9％ 19272 98.9％ 19146 98.1％ 19099 97.9％ 19881 102％ 19981 102％ 19674 101％ 19772 101％ 19786 101％ 19500 100％ 19778 101％
O
O
C OCN H
O CN
H
＋ CO2
2.1.5 异氰酸酯与多元醇发生交联反应
N＝C＝O ＋ HO
OH R' OH
O N CO H
O
OCN H O
R' O C N H
2.1.6 异氰酸酯与脲反应生成缩二脲，并发生交联
N＝C＝O ＋
O
N CN
H
H
O
N CN H
C＝O
N H
2.1.7 异氰酸酯与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯， 并发生交联
不饱和 中- 较高
好- 很好
一般- 好
一般- 好
一般- 好 一般- 较好 一般- 较好
酚醛
低-中
一般
一般- 好 一般- 好 一般- 好
好
好
二、聚氨酯树脂
2.1 异氰酸酯的反应
2.1.1 异氰酸酯与羟基反应生成氨基甲酸酯
O
N＝C＝O ＋ HO
NCO H
2.1.2 异氰酸酯与水反应生成脲和二氧化碳
O
O＝C＝N
CH2 OH
2.4 聚氨酯树脂的分子结构及聚集态结构
• 可以根据需要调节分子中的软段和硬段 • 可以根据需要控制分子间的交联 • 分子中硬段部分结晶
软段
硬段
结晶区
三、 改性聚氨酯树脂基复合材料基本性能
• 反应速度快 • 耐候性 • 耐化学腐蚀性 • 粘接性 • 高强度 • 高断裂延伸 • 耐冲击
/
/
/
/
聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能
弯曲强度（MPa）
弯曲模量（MPa）
1D
25℃
5％HCl
15D
30D
1D 25℃ 10％NaOH 15D
30D
UP－PU 488
19508 18568 95.2％ 17866 91.6％ 17783 91.2％ 19020 97.5％ 18421 94.1％ 18021 92.4％
• 1941年不饱和聚酯树脂开始大规模应用 • 40年代后期环氧树脂开始工业应用
主要热固性树脂性能对比
价格 工艺性 力学性能 电学性能 耐候性 燃烧性 耐热性
聚氨酯 较高- 高 较好- 好 较好- 很好
好
较好- 很好 一般- 较好 一般- 好
环氧
较高
较好- 好
较好-好 较好- 很好 较好- 好 一般- 较好 一般- 较好
环氧树脂
311
15287
23342 15345
* 65.7％
/
/
24571 17454
* 71.0％
17510 71.3%
乙烯基酯树脂
326
18308 16159 88.3％ 15413 84.2％ 15132 82.7％ 17838 98.9％
16649 15919
改性聚氨酯树脂 在复合材料拉挤方面的应用
武汉理工大学 材料学院复合材料系
王钧
一、热固性树脂的发展
• 1909年美国籍化学家L.H. Backeland首先合成 出有应用价值的酚醛树脂
• 1937年德国化学家Otto Bayer发现异氰酸酯与 含活泼氢的化合物的聚合反应，从而建立了聚 氨酯化学的基础
聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能
弯曲强度（MPa）
弯曲模量（MPa）
1D
4D
80℃
7D
5％HCl 14D
21D
28D
1D 80℃ 10％NaOH 4D
7D
UP－PU
488
19508
18068 92.6％
17563 90.0％
17491 89.7％
17217 88.3％
17212 88.9％
17174 16460
O
O
NCO H
＋ O＝C＝N
N CO C＝O
N H
2.1.8 异氰酸酯与酰胺反应生成酰基脲，并发生交联
O NC H
＋ O＝C＝N
O NC
C＝O
N H
2.2 主要异氰酸酯品种
CH3 NCO
NCO
TDI
OCN
CH2
NCO
6
HDI
OCN
CH2
NCO
MDI
NCO
NCO
NDI
OCN
CH2
HMDI
NCO
2.3 主要聚合物多醇及多胺
乙烯基酯树脂
326 18308 17992 98.3％ 17771 97.1％ 17805 97.3％ 17759 97.0％ 17722 96.8％ 16699 91.2％ 17051 93.1％ 16683 91.1％ 16656 91.0％ 17064 93.2％ 16912 92.4％ 16829 91.9％
环氧树脂
311 15287 16900 100％ 16672 98.2％ 16604 97.8％ 16537 97.4％ 16496 97.4％ 16699 98.4％ 14850 100％ 14649 98.6％ 14621 98.5％ 14467 94.6％ 14426 94.4％ 14589 95.4％
柔性
R
H
O
CH2
CH
OH n
H
O
CH2
CH2
CH2
CH2
OH n
O
O
HO R' O C R C O R' OH
刚性
H2N
CH2
NH2
HO CH2 CH2 OH
Cl H2N
CH2
Cl NH2
HO CH2
CHห้องสมุดไป่ตู้OH CH3
支化
CH2 OH CH OH CH2 OH
CH2 OH CH3 CH2 C CH2 OH