高性能環氧乙烯基酯樹脂在車輛制造上的應用

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乙烯基酯樹脂是采用環氧樹脂與不飽和酸反應制成的，使其具有類似于環氧樹脂的力學特性的同時，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度、高反應活性的雙鍵，化學性能穩定，其中穩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，固化反應時交聯也是只在端部進行，整個分子鏈都不參加反應，因此，分子鏈可以拉伸，并表現出較好的韌性，延伸率可達到4％～8％。同時，乙烯基酯分子中的羥基，增加了樹脂對玻璃纖維的浸潤性。較低的粘度使樹脂適合于大多數的玻璃鋼工藝成型。<p></p></P>
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3 車輛部件制造使用高性能乙烯基樹脂的種類：<p></p></B></P>
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3.1通用標準型雙酚A環氧乙烯基酯樹脂<p></p></B></P>
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標準雙酚A環氧乙烯基酯樹脂是采用甲基丙烯酸與雙酚A環氧樹脂等通過催化劑反應合成，已溶于苯乙烯溶液，該樹脂在具有以下的特點：<p></p></P>
1》        高強度；<p></p></P>
2》        較好的韌性和延伸率、耐疲勞性好；<p></p></P>
3》        耐熱性好；<p></p></P>
4》        樹脂的分子結構表明：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性和提高粘接力，也可承受更高的外力沖擊的化學基團，具有優良的工藝性；<p></p></P>
由于環氧乙烯基酯樹脂以其具有的足夠的機械強度和剛度、耐熱循環、耐腐蝕的獨特性能，更好地滿足了高品質FRP產品的要求。但這類樹脂的固化收縮率還是相對比較大的，不能滿足一些產品尺寸精度較高的產品，這一點在汽車工業中尤其重要。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問題，并沒有得到實質性的進展，更多的FRP工程師在進行FRP制品和模具設計、制造時通過經驗來制定收縮余量，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，但實際效果并不明顯，或影響其他性能等。而國內上海富晨化工首創的超低收縮型乙烯基酯樹脂的成功開發和應用給FRP工程師帶來更好的選擇，則很好地解決了上述技術難題，使廠家很輕易地制作出高品質的FRP制品和模具，給FRP工業帶來深遠的影響， 該產品的推出在國內外FRP業界引起了很大的反響。在汽車、火車、模型、模具等行業的FRP產品開發中得到廣泛的應用，下面就其中一些典型的應用作一簡單的介紹。<p></p></P>
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3.1.1 FRP</B>汽車部件的制作</B><p></p></B></P>
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構和次結構部件，車門、儀表盤、車身殼體、硬殼車頂、引擎蓋等；環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。<p></p></P>
美國福特四輪驅動 Aerostar橫梁是采用用FRP部件設計制造的。多功能車的前橫梁/橫向彈簧，這一體化構件雖小但結構復雜，且可承受高載荷，只需用螺栓將其固定在車上。由于結構強度、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材料和乙烯基酯樹脂，制造工藝為RTM。在六個裝附件處和緩沖塊安裝處，由鋼嵌入件增強以承受很高的壓縮載荷。結構本身由聚氨酯泡沫芯材和變厚度的復合材料蒙皮組成。其他裝附件處如低位懸臂梁處則采用玻璃纖維織物增強。除了轉向架，減震器、低位控制臂和緩沖塊外，橫梁還在兩個裝附件處支撐橫向片簧，此設計是基于路面坑洼沖擊（3g）、急轉彎（1g）、最大前輪加速和制動1g的組合作用。剛度和耐久性要求的依據是原有鋼結構件。該構件重27 kg，而同樣的鋼構件重33kg。<p></p></P>
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3.1.2</B>高品質模具制作</B><p></p></B></P>
近年來，FRP制品的外在材質性能競爭激烈，生產效率和質量管理要求也特別嚴格，對模具的高性能化和高功能化要求不斷增加，同時對于型芯和模腔配套的模具逐漸向低壓（2-8kg/cm2），同時加熱（40-80℃）的形態擴展，但對于一副高品質的FRP模具而言，必須具有以下要求：<p></p></P>
a)    足夠的機械強度和剛度；<p></p></P>
b)    足夠的尺寸穩定性；<p></p></P>
c)    足夠的耐熱性和耐熱循環性；<p></p></P>
d)    優良的耐化學藥品、耐磨耗和平整度，具有光澤。<p></p></P>
故對模具制作所用材質提出更高的要求，樹脂材質是構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，對模具適用樹脂而言應具有以下特點：<p></p></P>
a)        低收縮特性，甚至達到零收縮。<p></p></P>
b)        良好的工藝性。<p></p></P>
c)        固化后能提供足夠的機械強度和剛度。<p></p></P>
d)        良好的耐熱性。<p></p></P>
e)        優良的耐腐蝕性<p></p></P>
而對于市面上的現有材料，鄰苯和間苯樹脂均不能很好滿足上述綜合性能。其缺點如下：<p></p></P>
1、因其耐熱性較差，其聚酯玻璃鋼在干態的耐熱性小于80℃，當利用模具在循環加熱進行制品的后固化處理時，由于耐熱不夠，造成模具變形，表面玻璃纖維外露，影響制品表面質量；<p></p></P>
2、收縮大，由于樹脂的固化收縮會產生內應力，制品因此會產生微裂紋，形成表面缺陷，并影響制品的強度和剛度，尤其在溫度交變情況或升溫條件下，內應力得到釋放就會影響模具強度；其次，由于收縮而影響模具的尺寸精度；另外，樹脂的收縮會在模具表面形成玻璃鋼纖維的痕跡，影響表面品質；<p></p></P>
3、耐腐蝕性差。由于模具表面需上脫模液和脫模蠟，這些物質基本都是有機物并含有溶劑一類的物質，并且，制品在模具中成型的過程中樹脂中產生苯乙烯，這些物質對模具都有腐蝕作用。<p></p></P>
現在乙烯基酯聚酯樹脂已形成模具材料的主流，替代了傳統上的間苯樹脂一統天下的局面。上海富晨化工有限公司推出的超低收縮環氧乙烯基酯聚酯樹脂在模具上的應用更好地滿足了模具要求的足夠的機械強度和剛度、足夠的尺寸穩定性、耐熱循環和低的模具折舊費。<p></p></P>
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3.1.2.1手糊成型制作的FRP模具<p></p></P>
目前，國內幾家主要的汽車FRP部件生產商將我們的模具乙烯基酯樹脂應用到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、聚氨酯發泡模具，他們的產品主要應用于亞奔、大眾、依維柯、大宇、剴斯鮑爾等車型上及火車部件。<p></p></P>
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3.1.2.2澆注成型制作的聚合物模具<p></p></P>
聚合物模具通常是用加入填料的環氧、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。乙烯基酯模具的模塑次數已超過18000次，與環氧模具相比，它的使用壽命、耐化學腐蝕、耐溫性能更好，價格便宜，可用來替代高成本的金屬模具。<p></p></P>
聚合物模具具有簡易、快速經濟的特點，在汽車的金屬制品的沖壓模具得到日益廣泛的應用，以適應現在車輛行業多品種、少批量生產的時代。現在，這種生產方式占工業生產的比例將達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，均要求模具的生產周期越快越好。因此，開發快速經濟模具越來越引起人們的重視。<p></p></P>
樹脂沖壓模具在國產轎車的試制中得到成功應用。一汽模具制造中心設計制造了12套樹脂模具分別是行李箱、發動機罩、前后左右翼子板等大型復雜內外覆蓋件的拉伸模具。其主要特點是模具型面以CAD/CAM加工的主模型為基準，采用高強度樹脂、低收縮環氧乙烯基酯樹脂澆注成形，凸凹模間隙采用進口專用蠟片準確控制，模具尺寸精度高，制造周期可縮短1/2-2/3，12套模具制造費用可節省1000萬元左右。樹脂沖開模具技術為我國轎車試制和小批量生產開辟了一條途徑，屬國內首創。<p></p></P>
<>另外，隨著SMC復合材料制品在車輛上的應用日益廣泛。復合材料制品</P>
<>具體見www.fuchem.com </P>