[公告] 每日更新20241114《玻璃钢衬里防腐》（实战全集之第陆卷第14章）

（4）RTM成型

树脂转移模塑成型（RTM成型）是一种闭模成型的机械成型工艺，加好了固化剂的树脂胶料在一定的负压下用泵吸入一个已经预先铺设好增强材料（多为短切毡和方格布）的封闭的模具中，树脂一直注入模具，直到流出多余的树脂，通过排气管过滤装置回收多余的树脂，封闭模具，经过一段时间模具内树脂固化后，打开模具，脱模取出FRP制品。RTM成型要求树脂黏度低，典型RTM树脂黏度为250mPa·s左右为宜，非常容易就被泵吸入模腔内，并且和纤维的含浸也非常快。有些时候，树脂也会混入一定量的填料，再抽到模具中去，这时更要求树脂的黏度要低些。树脂的凝胶时间长短与RTM制品尺寸大小有关，尺寸大的制品要求树脂的凝胶时间调节得相对较长，尺寸小的制品则没有这个要求。RTM制品可以根据模具的特点，设计其树脂是采用常温固化还是中高温固化，如果模具可以加热，则完全可采取中高温固化的催化体系，但常见的还是采取室温固化体系。RTM成型更适用于批量生产一些具有固定尺寸规格的FRP制品，量少了由于开模具需要一笔费用，实际上反而划不来。相比模压成型效率要低，制品的生产成本要高，相比手糊和喷射成型生产效率则更快。

RTM成型要求树脂黏度较低，能够快速地转移至模具中去，无需太高的泵压力，纤维的浸润性也更好。黏度低于300mPa·s的低黏度型UPR&VER，是非常适合做RTM和VRTM成型的。乙烯基酯树脂是一种黏度非常适合于RTM成型的树脂。RTM成型要求树脂黏度较低，能够快速地转移至模具中去，无需太高的泵压力，纤维的浸润性也更好。黏度低于250mPa·s的低黏度OYCHEM^®8003、OYCHEM^®8071、OYCHEM^®8801等树脂，是非常适合做RTM和VRTM成型的。

RTM成型可使用的增强材料种类很多，最普通的就是连续短切毡材料。连续短切毡有不同重量规格、不同轴向规格，多轴向的纤维多用于有特殊机械性能要求的FRP领域。预成型的纤维毡材也常用到，在这些毡材中的热塑性粘接剂会在温度升高时将纤维增强材料和其他成分融合在一起，形成一个理想的预定性的FRP形状的制品。导流材料会使得纤维更快浸润树脂，会大大缩短生产周期。

根据RTM模具是否具有升温功能，可选择性地对RTM成型FRP制品进行常温固化或中高温固化。固化剂尽量为液态的，中高温固化剂和树脂可以预先放置在两个独立的塑料槽中，在用泵抽取到加热的RTM模具中去之前，将它们混合均匀即可。室温固化固化剂和手糊成型时的建议配方相似。也有些RTM成型时，把树脂分成相等的两部分，分别和促进剂和固化剂去混合，两股胶料通过混合器混合之后用泵抽取到一个常温固化的RTM模具中去。

常温固化的催化体系也可用于中温RTM成型（40℃～80℃），可以适当提高其生产效率。模具的温度及催化体系需要相互配合，才可确保FRP的完全固化。

RTM成型时，可使用内脱模剂，也可使用外脱模剂。使用脱模剂的作用就是为了制品能较快较容易从模具中转移出来，有时使用外脱模剂是十分必要的，尤其是常温RTM成型时。有机硅类的脱模剂对UPR&VER固化是有一定阻碍作用的，室温RTM成型时，使用外脱模剂，一般凝胶时间会随着硅脂类外脱模剂加入的比例增大而延长，就是以上的原因。

RTM成型的模具有很多种，成本和耐用次数也不一样。玻璃钢模具成本低，制作容易，是制作一些低真空度要求的模型类制品的最佳选择，但其耐用次数有限，加热的温度不可太高，耐温也有一定限制。铝制或钢制模具常用于要求真空度或压力较大的情况，同时金属模具的耐温更高。金属模具可被设计成加热同时又具有水冷、气冷或油冷的功能。铝制模具较钢制模具耐压要小一些，耐用次数稍低。

其他设备还有计量器、泵（用于准确称量和抽取树脂及助剂）等。一般会有两个具有计量功能的泵，它可以每次控制抽取相同量的树脂胶料，每批次间的误差非常小，最终产品的质量稳定性非常好。

（5）玻璃钢衬里成型

玻璃钢衬里既可以在碳钢基材上作业，也可以在混凝土基材上作业。无论衬里作业前基材是否有既存的结构，或者还是直接做一个新的衬里，基材都需要进行必要和恰当的处理，以保证玻璃钢衬里层和基材或既有结构间具有良好的粘结性能。

被侵蚀或破坏的FRP衬里应先清洗并去除大的脏东西和松动的部分，并露出基材或下层结构的骨料。在碳钢内制作玻璃钢衬里时，碳钢表面应喷砂处理达到“白色金属”的程度，达到St3级别，或者符合SSPC-SP-5级别或NACE No.1碳钢基材处理级别。在混凝土上，应去除明显的外露的砂石，打磨或喷砂处理都可行，但首选喷砂。混凝土基材制作玻璃钢内衬时，混凝土基材至少保养28d，保证彻底干燥才可以施工。混凝土基材处理过程中导致的一些裂缝、坑等，在底涂施工前，都必须先用腻子填平，固化后用砂纸磨光。

基材打磨或喷砂完毕后，用吸尘器彻底清除所有灰尘和污垢，基材在施工前尽量不应超过38℃，并且保持其清洁无尘。用玻璃钢衬里用的同一款树脂的底漆类型树脂，对基材用刷子或其他合适的工具进行刷底25μm～75μm。该底涂可提高衬里层与基材间的粘结性能。底涂需在环境温度下快速固化，一般15℃～38℃的环境温度下在进行玻璃钢积层之前能达到表干状态。玻璃钢积层应该在底漆作业后尽可能快地进行（因此需要底漆表干快），但不推荐底漆完全没有固化就进行玻璃层衬里积层。如果底漆做得太厚，且固化后形成一个坚硬的镜面，这时则需要在底漆镜面上轻轻打磨出粗糙面再上一层底漆再进行玻璃钢衬里积层。

（6）浇铸成型、真空袋成型、预浸料成型、离心成型

人造石、聚合物混凝土多采用浇铸成型。VER树脂相对收缩率比不饱和聚酯树脂要小，在浇铸成型时尤其需要注意。

真空袋成型：把含浸树脂后的增强材料，叠置在模具上并用塑料薄膜将它密封，用真空把增强材料内部及周围的空气和剩余的基体同时赶出并固化成型。它多用于现场修补及现场施工场合。

预浸料成型：采用连续增强材料（多为方格布）预浸的UPR&VER，再采用模压成型。

离心成型：离心成型是制造圆筒形制品的方法，制品壁厚均匀，典型的有HOBAS管道离心成型。离心成型主要用于生产大直径管道，管道直径可达5m，制品质地致密，无空隙、无气泡、强度高。

8.5.1.2 压力成型

团状模塑料BMC、片状模塑料SMC的成型属于典型的金属对模模压成型（MMD法）。SMC&BMC在汽车部件、电器、卫浴等领域得到迅速发展，其热压成型的优势，机械化、大规模生产、效率高为SMC/BMC生产与发展奠定了基础。SMC由树脂、低收缩剂、阻聚剂、固化剂、填料、内脱模剂、增稠剂、色浆等混合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，通过SMC片材机加工，在两面用聚乙烯或者聚丙烯薄膜包覆起来的片状模压料。BMC通过捏合机将树脂、低收缩剂、阻聚剂、固化剂、填料、内脱模剂、增稠剂、色浆、玻纤等捏合在一起的团状模压料。玻璃纤维承担力学性能的主要部分，即力学强度主要靠玻璃纤维来增强的；填料可降低成本并改善树脂基料的粘度，防止玻纤在模压时分离。SMC和BMC在玻纤及填料上有差别，SMC玻纤含量较高，填料较少，需要化学增稠剂，制成片材，并压制薄型、面积较大的产品；BMC玻纤含量较少，填料多，增稠剂可有可无，适合做形状复杂的立体型模压件。两者区别见表8.5.1.2。

冷压成形：主要是把预成型的增强材料（叫预型件）放置于阴模，然后把加入固化剂、填料、着色剂等混合搅拌之后的基体树脂注入其内，用压机在阳模上以比较低的压力压制，在接近室温的温度下使其固化成型。

反应注射成型：类似于TPU的注射成型一样，在筋材修补方面有些用到。

层压成型：将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺，主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。

高压釜预浸料成型和液压釜法成型，用得都不多。

8.5.1.3 纤维连续成型

（1）纤维连续缠绕成型

纤维连续缠绕成型，简称FW成型，是一种在控制张力和预定线型的条件下，应用专门的缠绕设备将连续纤维或布带浸渍树脂胶液后连续、均匀且有规律地缠绕在芯模或内衬上，然后在一定温度环境下使之固化，成为一定形状制品的复合材料成型方法。FW成型分干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种，湿法缠绕应用最为普遍，干法和半干法缠绕仅用于高性能、高精度的FRP领域。

缠绕工艺的特点为：①缠绕玻璃钢的比强度高于普通钢的三倍，是钛的四倍。比强度高这一特点在航空方面的应用价值是显而易见的；②缠绕制品质量稳定，生产效率高，便于大批量的机械化生产，容易实现机械化和自动化；③缠绕玻璃钢制品所用的纤维增强材料无须纺织，从而降低成本；④缠绕工艺适于耐腐蚀管道、贮罐及高压管、容器的制造，这是其他工艺所不及的。

FW成型时，除了纤维增强材料、树脂和填料外还会用到白炭黑、紫外光吸收剂等原料。FW成型对芯模要求：足够的强度和刚度、尺寸精度高、表面光洁平整、制造简单，造价便宜，取材方便。缠绕成型时特别值得注意的是：缠绕角度、环境温度湿度、树脂流挂等。

实际中，更多是使用VER缠绕药品介质接触内壁层，结构层多使用UPR树脂，层间界面的固化程度必须保证，以避免出现固化后的层间剥离。VER缠绕成型的制品多为储罐、塔、管道、FRP容器等，都为需要重防腐的FRP制品。

“缠拉结合”和“缠压结合”都是新型的缠绕成型和其他成型方法的复合成型方法。

纤维连续缠绕成型是一种效率非常高的玻璃钢积层工艺，常用于制造管、罐、塔等耐蚀玻璃钢设备。纤维连续缠绕成型比手糊和喷射更节省劳动力，制造出来的玻璃钢均一性更好，厚度更平均，树脂纤维比例更平均。纤维连续缠绕成型常推荐用于制造耐腐蚀玻璃钢设备的结构层，而耐腐蚀阻挡层还是需要用手糊或喷射成型来制作。

纤维连续缠绕成型常用室温固化体系，但一般凝胶时间较长。富树脂耐蚀层是最接触轴心的部分，先固化。连续纤维纱通过引导装置牵引到浸胶槽中充分含浸后再螺旋式牵引到旋转的轴心模具上。纤维连续缠绕成型制造的结构层的纤维含量一般能达到60%左右，缠绕角度是一个关键的工艺参数，直接决定最终缠绕制品的纤维含量和最终的机械力学性能。

缠绕玻璃钢管的分类：①按生产工艺可分为两类，即工艺管道和夹砂管道；②按其用途和材质可分为食品级管道、耐酸管道、耐碱管道、耐高温管道、耐高压管道。

工艺流程：准备工作→制衬→固化→缠绕→固化→修整→脱模。

准备：原辅材料的准备及模具、检测设备处于完好状态。

制衬：按照制衬工艺铺层，逐层铺设并达到工艺要求。

固化：芯模旋转，红外线加热固化。

缠绕：通过微机控制，将浸透树脂的连续玻璃纤维纱缠绕在已制成内衬的模具上，并达到其工艺要求。

修整：按修整要求修整承插口。

脱模：将固化并修整后的管道与模具分离。

缠绕成型通常要求树脂的黏度在300mPa·s～1000mPa·s之间，如果黏度太低，太容易流挂，导致最终纤维积层干空（尤其是在制品内表面层）；如果黏度太高，纤维浸润过于困难。连续纤维纱是缠绕成型的主要增强材料，一般常用的规格是227m/kg～1360m/kg，常见的供应商有巨石、重庆国际、泰山玻纤、九鼎新材、长海玻纤、PPG、OCS等。缠绕成型用乙烯基酯树脂的典型黏度见表8.5.1.3。

缠绕时，高标号纤维纱浸润较快，但纤维束越多，对其玻璃含量要求越严格。纤维纱尺寸按照要求设计可以尽量减少缠绕成型过程中的一些损伤。同时玻璃纤维制造商也经常添加偶联剂等纤维浸润剂以改善树脂和纤维的粘结性能和相容性。

表面毡、短切毡常用于缠绕成型FRP的内表面层，提供一个具有优异耐蚀性的富树脂层，成型时经常靠近模具轴心。先在模具轴心上刷上一层树脂，然后用彻底浸渍了树脂的表面毡缠上去，螺旋式缠绕成型时往往需要两个人去铺开操作表面毡。

缠绕成型目前国内基本都是采用室温固化体系，更多乙烯基酯树脂室温固化体系介绍请参见“8.6.2 现场施工乙烯基酯树脂的固化系统（典型的常温、低温、光固化体系）”。

缠绕成型时，也需要采用内脱模剂，但不是必须的，如木制现场模具，可采用聚酯薄膜，也可起到脱模作用。在可加热金属模具上直接缠绕的话，多数场合也是采用薄膜，但也有采用内脱模剂的，一般添加量为树脂量的0.5%，当树脂体系温度上升时，会在模具界面层形成一层蜡面层的特殊物质。

（2）纤维连续拉挤成型

纤维连续拉挤成型，简称PL成型，它是通过牵引装置的连续牵引，使纱架上的无捻玻璃纤维粗纱、毡材等增强材料经胶液浸渍，通过具有固定截面形状的加热模具后，在模具中固化成型，并实现连续出模的一种自动化生产工艺。

对于固定截面尺寸的玻璃钢制品而言，拉挤工艺具有明显的优越性。首先，由于拉挤工艺是一种自动化连续生产工艺，与其他玻璃钢生产工艺相比，拉挤工艺的生产效率最高；其次，拉挤制品的原材料利用率也是最高的，一般可在95%以上。另外，拉挤制品的成本较低、性能优良、质量稳定、外表美观。

PL成型主要采用玻璃纤维无捻粗纱（使用前预先放置在纱架上），它提供纵向（沿生产线方向）增强；其他类型的增强有连续原丝毡、织物等，它们补充横向增强，表面毡则用于提高成品表面质量。

PL成型是一个持续的过程，用于生产一些具有固定横截面的FRP产品，如工字钢、门字钢、横梁、渠道、棒材、管材、芯材、轨道、电缆槽架等。拉挤成型需要用到树脂、连续纤维纱、连续玻璃纤维表面毡、填料、过氧化物固化剂、色浆颜料、低收缩剂、脱模剂。玻璃纤维连续纱通过引导装置进入浸胶槽，树脂胶料彻底浸渍纤维纱后再经预成型挡板牵引至模具口，预成型挡板会剔除掉部分多余的树脂；进入金属模具之后，经过模具的高温加热固化成型，后面是牵引切割装置。拉挤成型FRP制品的纤维含量高达75%，强度非常高。

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，通过模具挤压成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。拉挤成型是一个连续的中高温成型的过程。