高性能環(huán)氧乙烯基酯樹脂在車輛制造上的應(yīng)用

alexwtt · 發(fā)表于 2005-9-14 12:46:46

乙烯基酯樹脂是采用環(huán)氧樹脂與不飽和酸反應(yīng)制成的，使其具有類似于環(huán)氧樹脂的力學(xué)特性的同時(shí)，更具有不飽和樹脂的工藝特性。其分子鏈的末端具有高交聯(lián)度、高反應(yīng)活性的雙鍵，化學(xué)性能穩(wěn)定，其中穩(wěn)定苯醚鍵使乙烯基酯樹脂耐腐蝕。另外，酯基只位于分子鏈端部，固化反應(yīng)時(shí)交聯(lián)也是只在端部進(jìn)行，整個(gè)分子鏈都不參加反應(yīng)，因此，分子鏈可以拉伸，并表現(xiàn)出較好的韌性，延伸率可達(dá)到4％～8％。同時(shí)，乙烯基酯分子中的羥基，增加了樹脂對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)性。較低的粘度使樹脂適合于大多數(shù)的玻璃鋼工藝成型。
 
3 車輛部件制造使用高性能乙烯基樹脂的種類：
 
3.1通用標(biāo)準(zhǔn)型雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂
 
標(biāo)準(zhǔn)雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂是采用甲基丙烯酸與雙酚A環(huán)氧樹脂等通過催化劑反應(yīng)合成，已溶于苯乙烯溶液，該樹脂在具有以下的特點(diǎn)：
1》 高強(qiáng)度；
2》 較好的韌性和延伸率、耐疲勞性好；
3》 耐熱性好；
4》 樹脂的分子結(jié)構(gòu)表明：與普通乙烯基酯樹脂（如富馬酸改性型乙烯基酯樹脂）相比，該樹脂具有改善玻纖浸潤(rùn)性和提高粘接力，也可承受更高的外力沖擊的化學(xué)基團(tuán)，具有優(yōu)良的工藝性；
由于環(huán)氧乙烯基酯樹脂以其具有的足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度、耐熱循環(huán)、耐腐蝕的獨(dú)特性能，更好地滿足了高品質(zhì)FRP產(chǎn)品的要求。但這類樹脂的固化收縮率還是相對(duì)比較大的，不能滿足一些產(chǎn)品尺寸精度較高的產(chǎn)品，這一點(diǎn)在汽車工業(yè)中尤其重要。但一直以來困擾FRP工程師的如何控制樹脂固化收縮的技術(shù)問題，并沒有得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，更多的FRP工程師在進(jìn)行FRP制品和模具設(shè)計(jì)、制造時(shí)通過經(jīng)驗(yàn)來制定收縮余量，控制收縮；或通過添加填料、低收縮添加劑來控制收縮，保證制品的尺寸精度，但實(shí)際效果并不明顯，或影響其他性能等。而國內(nèi)上海富晨化工首創(chuàng)的超低收縮型乙烯基酯樹脂的成功開發(fā)和應(yīng)用給FRP工程師帶來更好的選擇，則很好地解決了上述技術(shù)難題，使廠家很輕易地制作出高品質(zhì)的FRP制品和模具，給FRP工業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響，該產(chǎn)品的推出在國內(nèi)外FRP業(yè)界引起了很大的反響。在汽車、火車、模型、模具等行業(yè)的FRP產(chǎn)品開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用，下面就其中一些典型的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單的介紹。
 
3.1.1 FRP汽車部件的制作
主要采用手糊、噴射、RTM、真空滲透樹脂等成型工藝制作尺寸精度要求比較高的結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)部件，車門、儀表盤、車身殼體、硬殼車頂、引擎蓋等；環(huán)氧乙烯基酯樹脂用于RTM、真空滲透樹脂工藝制作FRP汽車部件越來越多。
美國福特四輪驅(qū)動(dòng) Aerostar橫梁是采用用FRP部件設(shè)計(jì)制造的。多功能車的前橫梁/橫向彈簧，這一體化構(gòu)件雖小但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且可承受高載荷，只需用螺栓將其固定在車上。由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、耐久性和懸掛等性能要求，所以采用的材料主要是玻璃纖維增強(qiáng)材料和乙烯基酯樹脂，制造工藝為RTM。在六個(gè)裝附件處和緩沖塊安裝處，由鋼嵌入件增強(qiáng)以承受很高的壓縮載荷。結(jié)構(gòu)本身由聚氨酯泡沫芯材和變厚度的復(fù)合材料蒙皮組成。其他裝附件處如低位懸臂梁處則采用玻璃纖維織物增強(qiáng)。除了轉(zhuǎn)向架，減震器、低位控制臂和緩沖塊外，橫梁還在兩個(gè)裝附件處支撐橫向片簧，此設(shè)計(jì)是基于路面坑洼沖擊（3g）、急轉(zhuǎn)彎（1g）、最大前輪加速和制動(dòng)1g的組合作用。剛度和耐久性要求的依據(jù)是原有鋼結(jié)構(gòu)件。該構(gòu)件重27 kg，而同樣的鋼構(gòu)件重33kg。
 
3.1.2高品質(zhì)模具制作
近年來，F(xiàn)RP制品的外在材質(zhì)性能競(jìng)爭(zhēng)激烈，生產(chǎn)效率和質(zhì)量管理要求也特別嚴(yán)格，對(duì)模具的高性能化和高功能化要求不斷增加，同時(shí)對(duì)于型芯和模腔配套的模具逐漸向低壓（2-8kg/cm2），同時(shí)加熱（40-80℃）的形態(tài)擴(kuò)展，但對(duì)于一副高品質(zhì)的FRP模具而言，必須具有以下要求：
a) 足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度；
b) 足夠的尺寸穩(wěn)定性；
c) 足夠的耐熱性和耐熱循環(huán)性；
d) 優(yōu)良的耐化學(xué)藥品、耐磨耗和平整度，具有光澤。
故對(duì)模具制作所用材質(zhì)提出更高的要求，樹脂材質(zhì)是構(gòu)成模具的主體材料之一，是模具材料綜合性能提高的重要基礎(chǔ)，對(duì)模具適用樹脂而言應(yīng)具有以下特點(diǎn)：
a) 低收縮特性，甚至達(dá)到零收縮。
b) 良好的工藝性。
c) 固化后能提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。
d) 良好的耐熱性。
e) 優(yōu)良的耐腐蝕性
而對(duì)于市面上的現(xiàn)有材料，鄰苯和間苯樹脂均不能很好滿足上述綜合性能。其缺點(diǎn)如下：
1、因其耐熱性較差，其聚酯玻璃鋼在干態(tài)的耐熱性小于80℃，當(dāng)利用模具在循環(huán)加熱進(jìn)行制品的后固化處理時(shí)，由于耐熱不夠，造成模具變形，表面玻璃纖維外露，影響制品表面質(zhì)量；
2、收縮大，由于樹脂的固化收縮會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，制品因此會(huì)產(chǎn)生微裂紋，形成表面缺陷，并影響制品的強(qiáng)度和剛度，尤其在溫度交變情況或升溫條件下，內(nèi)應(yīng)力得到釋放就會(huì)影響模具強(qiáng)度；其次，由于收縮而影響模具的尺寸精度；另外，樹脂的收縮會(huì)在模具表面形成玻璃鋼纖維的痕跡，影響表面品質(zhì)；
3、耐腐蝕性差。由于模具表面需上脫模液和脫模蠟，這些物質(zhì)基本都是有機(jī)物并含有溶劑一類的物質(zhì)，并且，制品在模具中成型的過程中樹脂中產(chǎn)生苯乙烯，這些物質(zhì)對(duì)模具都有腐蝕作用。
現(xiàn)在乙烯基酯聚酯樹脂已形成模具材料的主流，替代了傳統(tǒng)上的間苯樹脂一統(tǒng)天下的局面。上海富晨化工有限公司推出的超低收縮環(huán)氧乙烯基酯聚酯樹脂在模具上的應(yīng)用更好地滿足了模具要求的足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度、足夠的尺寸穩(wěn)定性、耐熱循環(huán)和低的模具折舊費(fèi)。
 
3.1.2.1手糊成型制作的FRP模具
目前，國內(nèi)幾家主要的汽車FRP部件生產(chǎn)商將我們的模具乙烯基酯樹脂應(yīng)用到FRP汽車部件的模具制作和制品上，有手糊模具、RTM模具、真空吸塑模具、聚氨酯發(fā)泡模具，他們的產(chǎn)品主要應(yīng)用于亞奔、大眾、依維柯、大宇、剴斯鮑爾等車型上及火車部件。
 
3.1.2.2澆注成型制作的聚合物模具
聚合物模具通常是用加入填料的環(huán)氧、聚酯、乙烯基酯、聚氨酯等熱固性樹脂，采用澆注方法制成的模具。使用于制作成型溫度、注射壓力、合模速度、制品形狀等要求程度中等偏下的產(chǎn)品模具。聚合物模具壁厚一般為15mm左右，大型模具需要有支撐系統(tǒng)。乙烯基酯模具的模塑次數(shù)已超過18000次，與環(huán)氧模具相比，它的使用壽命、耐化學(xué)腐蝕、耐溫性能更好，價(jià)格便宜，可用來替代高成本的金屬模具。
聚合物模具具有簡(jiǎn)易、快速經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在汽車的金屬制品的沖壓模具得到日益廣泛的應(yīng)用，以適應(yīng)現(xiàn)在車輛行業(yè)多品種、少批量生產(chǎn)的時(shí)代?，F(xiàn)在，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。
樹脂沖壓模具在國產(chǎn)轎車的試制中得到成功應(yīng)用。一汽模具制造中心設(shè)計(jì)制造了12套樹脂模具分別是行李箱、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前后左右翼子板等大型復(fù)雜內(nèi)外覆蓋件的拉伸模具。其主要特點(diǎn)是模具型面以CAD/CAM加工的主模型為基準(zhǔn)，采用高強(qiáng)度樹脂、低收縮環(huán)氧乙烯基酯樹脂澆注成形，凸凹模間隙采用進(jìn)口專用蠟片準(zhǔn)確控制，模具尺寸精度高，制造周期可縮短1/2-2/3，12套模具制造費(fèi)用可節(jié)省1000萬元左右。樹脂沖開模具技術(shù)為我國轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了一條途徑，屬國內(nèi)首創(chuàng)。
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>另外，隨著SMC復(fù)合材料制品在車輛上的應(yīng)用日益廣泛。復(fù)合材料制品
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>具體見www.fuchem.com

谷孝明 · 發(fā)表于 2006-12-22 12:36:54

學(xué)習(xí)中．．．．．．

丑小鴨 · 發(fā)表于 2006-12-20 04:20:33

好帖子。
為了搞明白電噴頭里的結(jié)構(gòu)，拆那樹脂的外結(jié)構(gòu)，費(fèi)老大勁了~~~

功勛 · 發(fā)表于 2006-1-17 16:02:03

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>多謝王總傳授

白秀才 · 發(fā)表于 2005-9-14 23:58:15

多謝王大師現(xiàn)身掃盲?。。。。。。?！