本文所谈的复合材料,只指热固性树脂合成的玻璃钢复合材料。玻璃钢复合材料是现代工业发展最快的行业之一,其用途涉及工业、农业、军工业、交通运输、科研及人民生活等各个领域。
玻璃钢复合材料有增强、耐腐、抗水等其它材料很难同时满足的功能特性。
热固性玻璃钢复合材料制品制作成型工艺成熟方便,形成工业化生产的条件要求不高。
玻璃钢制品所用的增强骨料有玻璃纤维、碳纤维、有机合成纤维、石英粉末夹砂、金属粉末等。
热固性玻璃钢制品用胶通常有不饱和树脂、酚醛树脂、环氧树脂及乙烯基树脂,其中环氧树脂及乙烯基树脂是较高品质的材料。
用于玻璃钢制品中的环氧树脂通常有双酚A型环氧树脂(E-)、酚醛环氧树脂(F-)、双酚F型环氧树脂(EF-)。与其相配合的固化剂有脂肪胺、聚醚胺、脂环胺、酸酐、酚醛树脂、双氰胺、芳香胺等复配材料。
用于玻璃钢制品中的环氧固化剂,常温固化的过去主要有脂肪胺复配材料,其优点是固化初期速度快,后固化率发展非常慢。制品在前期的一个相当漫长的一时间内强度都上不去,表现脆性很大,耐温性很差,而且很容易黄变和氧化,制品使用寿命不长。脂环族胺固化剂不易黄变,耐候性很好、防腐、耐温性能都比脂肪胺好,但韧性和抗疲劳效果不好。
聚醚胺具有粘度低,渗透性能好、抗黄变、耐候性能优的特性,它的玻璃钢制品有很好的柔韧性和抗疲劳特性。这是一般环氧都很难满足的。所以,在较大型的环氧玻璃钢制品中,基本上都用聚醚胺作环氧树脂的固化剂。例如:风电机组叶片,一般长度都在50M左右,现在长的可达80M以上,而且在全天候条件下,使用年限要求达到20年以上。由于这种环境的特殊要求,环氧树脂风叶片,在世界各国基本上都用聚醚胺或聚醚胺复配固化剂。当然,因为聚醚胺有这种特性,所以其它复合材料也会在很多场合选用聚醚胺,如游艇、滑雪板、钓鱼竿等抗疲劳性能好的产品。
聚醚胺还有与其它胺复配相容性好的优点,可以通过与其它胺进行接枝、搭桥复合反应,赋予其它胺柔韧性、抗疲劳性、高强附着力和高粘接强度,又可以通过改性使聚醚胺固化物在增加耐温、腐蚀特性的同时,保留自身原有特长。
聚醚胺用其它胺改性,会牺牲一部分自身优点,但只要处理配置得当,得到两全其美的临界点是可以做到的。国外用聚醚胺来对其它胺类、酸酐咪唑类固化剂改性很普遍。国内各行业也在研究,试用效果普遍反应良好,特别是在复合材料的应用上,更加走前。