玻纖增強聚氨酯用作結(jié)構(gòu)芯材

【中玻網(wǎng)】聚氨酯樹脂除了用作結(jié)構(gòu)復合材料的基體外，其硬質(zhì)泡沫體還在日益增多的用途（造船、建筑、風能等）中用作玻璃纖維增強結(jié)構(gòu)芯材的基體。美國芯材有經(jīng)驗廠商Nida-Core公司現(xiàn)在就供應(yīng)兩種玻璃纖維增強硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫芯材產(chǎn)品，產(chǎn)品牌號分別為STO和SXO。
　　這些產(chǎn)品的制造方法是利用其專利設(shè)備把玻璃纖維植入聚氨酯泡沫板中。玻璃纖維（一般為E玻璃纖維）無捻粗紗從紗筒退出后連續(xù)植入板中而不切短。在STO產(chǎn)品中，玻璃纖維沿板的長度平行排列，從而提高縱向性能。在SXO產(chǎn)品中，玻璃纖維沿三個不同的軸向植入，在板中形成三維“金字塔”形或三角形。這就產(chǎn)生了準各向同性效應(yīng)，使得縱向和橫向的材料和力學性能相對均等。
　　STO和SXO芯材的目標用途是真空輔助樹脂傳遞成型工藝。據(jù)介紹，能夠在成型過程中承受一個大氣壓壓力的較廉價泡沫材料就是硬質(zhì)聚氨酯泡沫。
　　在制造夾芯復合材料時，STO和SXO芯材一般夾在玻璃布皮層之間，用不飽和聚酯或乙烯基酯樹脂灌注。樹脂流過芯材，進入纖維植入點，沿纖維流動，浸透纖維。
　　相關(guān)人士說，制造玻璃纖維增強硬質(zhì)聚氨酯芯材的理念出自在冷藏車中改進夾芯板結(jié)構(gòu)的需要。在冷藏車中用作絕熱材料的密度小聚氨酯泡沫之剪切性能一般較差，需要植入加強件來加固與蒙皮的結(jié)合。這些加強件增加了材料和制造成本，并且形成了熱旁路。而玻璃纖維增強聚氨酯芯材簡化了結(jié)構(gòu)，同時改善了絕熱性能。
　　美國Kayco復合材料公司也制造玻璃纖維增強高密度聚氨酯板材，其商名為Kay-Cel。標準板材尺寸為1.2m×2.4m，根據(jù)要求還可提供更大尺寸。板的厚度為12.7mm～50.8mm。每塊板含有兩層玻璃纖維無捻粗紗布，用聚氨酯泡沫灌注。聚氨酯泡沫的較密度小為20磅/立方英尺，較高密度為30磅/立方英尺。
　　Kay-Cel芯材主要用作船用夾芯復合材料的芯材，并且日益進入風能市場。據(jù)報它已用于50000多艘船艇，主要用于艉構(gòu)架等必須承受高荷載的部位，至今未有失效的報道。Kay-Cel芯材具有類似木材的彎曲強度和壓縮強度，同時具備耐水和不腐朽的優(yōu)點。
　　Kay-Cel芯材可用于樹脂傳遞成型或真空輔助樹脂傳遞成型。典型的夾芯結(jié)構(gòu)包含一層膠衣、一層用乙烯基酯或環(huán)氧樹脂灌注的玻璃纖維、一層Kay-Cel芯材和另一層樹脂灌注的玻璃纖維。普通情況下，樹脂不能灌注閉孔泡沫聚氨酯，但制造商常常在芯材上鉆孔，讓樹脂滲透，鎖固芯材兩側(cè)的皮層材料。
　　聚氨酯泡沫比巴薩木更貴但比聚氯乙烯泡沫更便宜，歷史上多用來制造較昂貴的船只，但現(xiàn)在也出現(xiàn)了在大量生產(chǎn)的娛樂船只中使用聚氨酯芯材的趨勢。
　　隨著風輪葉片越做越大，工程人員正在尋找減輕葉片重量的方式，包括新型的混雜結(jié)構(gòu)。過去所用的混雜芯材只有巴薩木和聚氯乙烯，但現(xiàn)在使用了更多的材料，例如聚氨酯。使用聚氨酯芯材可制成更長的風輪葉片，并且保持期結(jié)構(gòu)完整性和強度。