[分享] 每日更新20240614【战疫纪念~2022春天～上海疫情封控】《乙烯基酯树脂及其树脂重防腐应用》更新到第五版

（5）短切原丝

   团状模塑料（BMC）领域主要用干法短切原丝，要求集束性好，易为树脂很快浸透，具有很好的力学强度及电气性能。图9.3-5是玻璃纤维增强材料的最常用的几种形式。

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（6）多轴向织物

玻璃纤维多轴向织物是一种不卷曲、具有多轴向和多层结构的增强材料。层数、轴向、克重以及每层具体的纤维重量取决本身用途的不同而有所差异。每一层之间通过聚酯纱线加以缝合而成。该类织物的制造，可通过使用多个方向（0°，90°，45°，-45°）不同的组合，或者与短切纤维或薄毡等无纺材料缝合而成。多轴向织物大大提高了复合材料的层间剪切强度和抗损伤容限。

各种助剂的相关技术参数以及安全注意事项和储存运输等处理方式（材料安全数据表MSDS）可从材料商处获得。表9.3列出了纤维增强塑料（FRP）成型辅助材料的一些供应商，供读者参考。

9.4 纤维增强塑料（FRP）衬里之“填料”

9.4.1 无机填料的种类

无机填料的种类分为：①无机填料和有机填料；②惰性填料和活性填料；③微球形（实心或空心）填料；④片状、纤维状、针状填料；⑤玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料；⑥复合型填料。这里主要介绍无机填料。无机填料主要以天然矿物为原料经过开采、加工制成的颗粒状填料，少数填料是经过处理制成的。

无机矿物填料的分类方法很多，一般来说，填料的化学组成决定填料的本质，尤其是赋予材料以功能时，其化学组成起决定作用。

①碳酸钙类

碳酸钙分为天然的和人工合成的两种：天然产品称为重质碳酸钙，人工合成的称为轻质碳酸钙。重质碳酸钙是将天然矿石（如方解石）经筛选、破碎、干磨或湿磨，再经分级而制成。合成碳酸钙多采用沉淀法，首先将石灰石煅烧成氧化钙后制成氢氧化钙，与锻烧出的二氧化碳反应生成碳酸钙，再经过滤、烘干、粉碎、筛分，最后制成成品。轻质碳酸钙，粒径在0.5μm～6μm之间，化学沉淀法制得，有微弱的补强效果。轻质碳酸钙按其粒径大小分为普通轻钙、超细碳酸钙、纳米钙，超细碳酸钙、纳米钙粒径在0.01μm～0.1μm之间，有较好的补强效果。天然碳酸钙又称大白粉、白垩、石灰石粉、方解石粉等，其主要成分是碳酸钙，此外，还含有碳酸镁、二氧化硅及三氧化二铝等杂质。天然碳酸钙为白色粉末，颗粒粗大。合成碳酸钙的质量分数都在98%以上，颗粒细，吸油量大大增加，超细型碳酸钙的颜色比一般碳酸钙更白、更纯净。碳酸钙是碱性颜料，在酸中可以溶解，所以不耐酸雨。由于它的pH在9左右，不宜与不耐碱的颜料共用。碳酸钙性能稳定。重质碳酸钙的吸油量较低，又起骨架增强作用，提高机械强度和耐磨性等。重质碳酸钙是很好的接缝材料，大量用在底漆、腻子、胶泥中。

②云母粉

云母粉是一种含Al、Mg的硅酸盐。云母矿经过干式或湿式研磨后形成细粉，去杂质，经过滤、干燥，成为片状细粉产品，其外观呈银白色至灰色。云母粉的化学稳定性好，能提高涂膜的耐温性、耐候性，能起阻尼、绝缘、减震、防护紫外线、防放射性辐射的作用，还能提高机械强度、抗粉化性、耐久性，可用于阻尼漆、防火漆和外墙乳胶漆等。

③滑石粉

滑石粉是一种天然产品，其分子式为3MgO·4SiO₂·H₂O，外观呈白色粉末。滑石粉由天然滑石经干法、湿法粉粉碎或高温煅烧而得，是六方或菱形结晶颗粒，粒径为1.3μm～149μm。其化学组成为水合硅酸镁。用作橡胶填充剂、增容剂、隔离剂及表面处理剂。滑石粉的颗粒形态分为片状和纤维状两种，涂料中片状滑石粉用的更多，纤维增强塑料（FRP）中两者都用。滑石粉易于粉化是它的缺点。

④石英粉/砂（二氧化硅）

二氧化硅可分为天然产品和人造产品两大类，在化学属性上都具有SiO₂的特性，为白色粉状中性物质，化学稳定性较高，耐酸不耐碱，不溶于水，耐高温，但在两者物理状态上却有极大的差别：天然产品颗粒粗大，吸油量很低，颜色不够纯净，较致密，质地硬、耐磨性强；合成产品颗粒由一般到极细，吸油量由一般到非常高，白色中略带蓝相，折射率较低，在1.45左右，可以做得相当蓬松。

天然无定形二氧化硅为非结晶形，颗粒大部分在40μm以下，呈细白粉末，因其价廉和化学稳定性好，广泛用于底漆、平光漆和地板漆等。天然结晶型二氧化硅即天然石英砂，经粉碎风选而得，呈白色粉末，耐热性、化学稳定性好，在乳胶漆中使用不仅起到填充作用，而且涂刷性、平光作用及耐候性均良好。其大量用于真石漆和饰纹涂料中。

如果分子内含水，就成了硅藻土，即含水二氧化硅，其分子式为SiO₂·nH₂O。它是海生物的遗骸，资源非常丰富。由于来源和制造方法不同，质量波动较大，外观呈灰色粉末至细白粉末。质地轻软，颗粒蓬松且较粗，粒径为4μm～12μm，具有多孔性，吸油量高达120g/100g～180g/100g。它有引进气孔而提高遮盖力的作用，主要应用于平光涂料和厚质涂料中。

⑤碳化硅

是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉2000℃高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。工业碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840kg/mm²～3320kg/mm²。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作耐磨填料用外，还有很多其他用途。碳化硅的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石（10级），具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。

⑥辉绿岩粉

辉绿岩石主要由辉石和基性长石（与辉长岩成分相当的浅成岩类）组成，含少量橄榄石、黑云母、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等。辉绿岩是造铸石的原料。以辉绿岩为主要原料制成的铸石，称为辉绿岩铸石，是一种具有高度耐磨性和耐腐蚀性的材料。辉绿岩按次要矿物的不同，可分为橄榄辉绿岩、石英辉绿岩，含沸石、正长石等的，称碱性辉绿岩等。

⑦硫酸钡

硫酸钡分为天然和合成两种：天然的硫酸钡叫重晶石；合成的硫酸钡也叫沉淀硫酸钡。天然硫酸钡是由重晶石矿经破碎、湿磨、水洗、干燥、筛分后而制成成品。沉淀硫酸钡是将可溶性钡盐溶液（如氯化钡等溶液）与硫酸钠溶液制得硫酸钡沉淀，经过水洗、过滤、干燥、粉碎、筛分后而制成。

硫酸钡是一种惰性物质，化学稳定，外观呈致密的白色粉末，是体质颜料中密度最大的品种，为4.3g/m²～4.5g/m²，遮盖力稍强。硫酸钡耐酸碱、耐光、耐热，熔点可达1580℃，不溶于水，吸油量低，天然硫酸钡质量分数为85%～95%，合成的硫酸钡质量分数不小于 97%。硫酸钡是一种中性颜料，合成产品质量优于天然产品。天然硫酸钡可增加耐磨性。沉淀硫酸钡性能较好，白度高，质地细腻，表面光泽高，密度大。

⑧氢氧化铝

氢氧化铝是用量最大和应用最广的复合材料填料，在化学上惰性、无毒，在纤维增强塑料（FRP）制品中添加氢氧化铝可提高阻燃性能、力学性能。氢氧化铝也经常用来提高树脂的阻燃效果，降低烟密度。氢氧化铝是一种精细化工产品，白色粉末状的填充料，以适当的比例添加到树脂中去，可以大大改善卤化树脂或非卤化树脂的阻燃效果。添加了氢氧化铝的树脂积层板在燃烧时，氢氧化铝会分解成水蒸汽和氧化铝，水蒸汽使积层板冷却，降慢了树脂分解或燃烧的速度。

氢氧化铝的阻燃不同于氧化锑。如前文所述，氧化锑添加到卤化树脂中起到的阻燃作用非常好，只需要3%～5%的添加量就可对卤化型树脂起到非常好的阻燃增效作用。而氢氧化铝则不同，无论是对卤化树脂还是不含卤素的常规不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂，它都能起到很好的阻燃效果，但它的添加量相对就较大，否则就得不到理想的阻燃效果。所以，氢氧化铝不可能完全取代氧化锑阻燃膏。氢氧化铝加多了 也会导致树脂体系的黏度太高，积层时纤维含量上不去，最终也会影响到积层板的机械性能和耐腐蚀性能。添加氢氧化铝到乙烯基酯树脂中去之前，尽量确认其对耐腐蚀性能的影响，尤其是酸性介质时。必要时请咨询相关技术人员。

氢氧化铝能够大大降低树脂燃烧时的烟密度，尤其是对含卤素的树脂。卤素是烟密度较大的主要产生原因，在添加氧化锑的基础上再添加氢氧化铝，则可以既达到满意的阻燃效果，烟密度又很小。

⑨空心玻璃微珠

空心玻璃微珠是一种微米级新型轻质材料，其主要成分是硼硅酸盐，一般粒度为10μm～250μm，壁厚为1μm～2μm，该产品具有质轻、强度高、导热系数和热收缩系数小等特点，经过特殊处理具有亲油、憎水性能，非常容易分散于树脂等有机材料中。可直接填充于绝大部分热固性、热塑性树脂产品中，起到减轻产品质量、降低成本的效果，同时可消除产品内应力，确保尺寸稳定性，赋予材料隔音、隔热、绝缘等性能。

⑩氧化锑

如果温度够高，氧气够充足，不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂无论是否是阻燃树脂，其固化物都会发生燃烧。然而有些树脂分子骨架中可以引入具有阻燃作用的元素，如溴、磷等，可取得一定程度的阻燃效果，常被用来制作要求阻燃的纤维增强塑料（FRP）材料。但为了最大限度提高其阻燃效果，还需要添加三氧化二锑、五氧化二锑等阻燃助剂，氧化锑的添加，是作为一种增效剂和氯、溴等卤素元素发生反应，大大增加了树脂的阻燃效果。非卤素树脂（不含氯、溴）添加氧化锑，起到的阻燃效果并不佳，仅仅只是起到填料的作用。

在国内，阻燃评价多用氧指数。在国外，多用ASTM E 84评价燃烧时火焰传播速度和烟密度。该测试中，红橡木的火焰传播速度规定为100，石棉板的火焰传播速度为0，测试下来树脂或纤维增强塑料（FRP）的火焰传播速度小于25，认定为I级阻燃，25到75之间认定为II级。有些阻燃树脂在不添加氧化锑情况下也能达到I级阻燃效果，而有些树脂需要添加3%～5%的氧化锑才能达到I级阻燃。

氧化锑的添加会起到延缓乙烯基酯树脂凝胶的作用，正因为此，当添加了氧化锑到树脂中去之后，经常要熟化更长时间再去积层，同时需要多添加促进剂固化剂。不同规格的氧化锑的阻聚效果不一样，具体的延缓效果需要现场小试试验才能确认。氧化锑的添加，只能起到阻燃的作用，并不能降低烟密度。降低烟密度需要添加氢氧化铝。

此外，硅灰石粉、高岭土、氢氧化镁、蒙脱土、炭黑、二氧化硅等也用作为填料，起到相应的功能和效果。