-
-
-
WhatsApp
Ненасыщенная полиэфирная смола (НПС), являясь ключевым матричным материалом для термореактивных композитов, благодаря своим естественным преимуществам — «контролируемая стоимость, гибкость формования и высокая способность к модификации» — уже долгое время служит основой для масштабного развития таких отраслей, как производство лопастей ветрогенераторов, авиационных композитов, пултрузионных профилей и строительных материалов. По мере перехода различных отраслей к «высоким эксплуатационным характеристикам, экологичности и облегчению», стали всё более явными недостатки традиционных НПС: недостаточная атмосферостойкость, высокий коэффициент усадки при отверждении, неидеальные экологические показатели. Благодаря модификации молекулярной структуры, точной настройке рецептур и оптимизации технологических процессов высококачественные НПС совершили прорыв в направлении «функциональной кастомизации, высоких эксплуатационных характеристик и привязки к конкретным сценариям применения». Это позволяет удовлетворять строгие требования различных областей и одновременно способствует переходу производственно-сбытовых цепочек от «экстенсивного роста» к «повышению качества», что делает НПС ключевым материалом для модернизации множества отраслей.
Ненасыщенная полиэфирная смола (НПС), являясь ключевым матричным материалом для термореактивных композитов, благодаря своим естественным преимуществам — «контролируемая стоимость, гибкость формования и высокая способность к модификации» — уже долгое время служит основой для масштабного развития таких отраслей, как производство лопастей ветрогенераторов, авиационных композитов, пултрузионных профилей и строительных материалов. По мере перехода различных отраслей к «высоким эксплуатационным характеристикам, экологичности и облегчению», стали всё более явными недостатки традиционных НПС: недостаточная атмосферостойкость, высокий коэффициент усадки при отверждении, неидеальные экологические показатели. Благодаря модификации молекулярной структуры, точной настройке рецептур и оптимизации технологических процессов высококачественные НПС совершили прорыв в направлении «функциональной кастомизации, высоких эксплуатационных характеристик и привязки к конкретным сценариям применения». Это позволяет удовлетворять строгие требования различных областей и одновременно способствует переходу производственно-сбытовых цепочек от «экстенсивного роста» к «повышению качества», что делает НПС ключевым материалом для модернизации множества отраслей.
Ключевая логика повышения эффективности высококачественных НПС заключается в «точном соответствии требованиям + преодолении слабых мест в характеристиках». Путем введения модифицирующих мономеров, таких как дициклопентадиен или кардол, для оптимизации структуры молекулярных цепей, либо добавления нанонаполнителей и термопластичных смол для создания взаимопроникающих полимерных сетей, удалось достичь скачка в свойствах: коэффициент усадки при отверждении ≤5%, выбросы стирола снижены более чем на 30%, атмосферостойкость повышена в 2-3 раза. Одновременно смолы адаптированы к разнообразным методам формования (ручная выкладка, пултрузия, прессование, RTM), формируя комплексные решения «рецептура смолы – технология формования – потребности конечного применения», которые учитывают как преимущества в стоимости, так и требования к характеристикам.
I. Лопасти ветрогенераторов: Повышение атмосферостойкости, усталостной прочности и эффективности формования
Лопасти ветрогенераторов как крупногабаритные композитные конструкции предъявляют к матричной смоле ключевые требования: ?высокая вязкость разрушения, стойкость к УФ-старению, устойчивость к влаготепловой коррозии, пригодность для формования крупногабаритных изделий?. Расход НПС на одну лопасть длиной около 100 метров может достигать нескольких тонн. Благодаря дифференцированному проектированию рецептур высококачественные НПС обеспечивают характеристики лопастей на протяжении всего жизненного цикла. Для основных силовых элементов конструкции используется изофталевая НПС, чья молекулярная структура с высокой плотностью бензольных колец обеспечивает на 40% более высокую стойкость к гидролизу по сравнению с традиционной ортофталевой смолой; после 10000 часов испытаний в условиях влаготеплового старения сохранение механических свойств превышает 85%. Для высоконагруженных зон, таких как корневая часть лопасти, применяется бисфенол-А НПС с пределом прочности при растяжении ≥60 МПа и пределом прочности при изгибе ≥100 МПа, способная противостоять знакопеременным напряжениям под действием сильных ветровых нагрузок, повышая усталостную прочность на 30%.
Адаптивность к технологии формования дополнительно усиливает возможности крупносерийного производства. Для удовлетворения потребностей в технологии вакуумной инфузии при производстве лопастей длиной около 100 метров были разработаны специальные смолы со сверхнизкой вязкостью (500-2000 мПа·с при 25°C) и сверхдлительным временем жизнеспособности (контролируемое время гелеобразования 5-60 минут), обеспечивающие равномерную пропитку волокна и пористость готового изделия ниже 1%. Добавление специальных низкоусадочных агентов позволяет контролировать усадку при отверждении в пределах 3%, предотвращая коробление и деформацию лопастей после формования и сокращая погрешность размерной точности до ±0,5 мм. После применения такой смолы одним из производителей ветрогенераторов для 85-метровых лопастей срок их службы увеличился с 20 до 25 лет, эксплуатационные расходы снизились на 20%, а годовая выработка электроэнергии возросла на 5%.
II. Авиационные композитные конструкции: Прорыв в огнестойкости, низком дымообразовании и интеграции конструкции
К смоле для авиационных композитных конструкций (особенно интерьера кабины и вторичных силовых элементов) предъявляются ключевые требования: ?огнестойкость, низкое дымо- и газовыделение (FST), малый вес, возможность интеграции конструкции?. Традиционные НПС не соответствуют авиационным стандартам из-за превышения норм по дымо- и газовыделению. Благодаря модификации на огнестойкость и технологическим инновациям высококачественные НПС совершили прорыв в авиационных применениях. Использование безгалогенных огнестойких систем (с добавлением гидроксида алюминия, фосфоросодержащих антипиренов) в сочетании с модификацией молекулярных цепей на огнестойкость позволило разработать специальную огнестойкую смолу для листового формовочного материала (SMC). Индекс кислорода (КИ) повысился до 32% и выше, смола прошла сертификацию FST Airbus, показатель плотности дыма (SDR) ≤50, индекс токсичности соответствует стандартам авиационной безопасности.
Инновационная технология гибридного SMC, объединяющая коротковолокнистую НПС и препреги с непрерывным волокном, позволяет интегрировать сложные конструкции в процессе одноэтапного компрессионного формования. Это сохраняет преимущества НПС — низкую стоимость и простоту формования — и одновременно повышает несущую способность конструкции за счет армирования непрерывным волокном. Совместно разработанная Airbus и CTC гибридная SMC-панель для облицовки дверного проема A350, изготовленная на основе НПС, армированной углеродным волокном, на 50% дешевле традиционных структур из сотового заполнителя/стеклофеноля, срок ее изготовления сокращен более чем на 50%, коэффициент использования материала достигает 90%, при этом удовлетворяя механическим требованиям для вторичных силовых элементов. Кроме того, для облегченных компонентов, таких как кронштейны спутниковых антенн, используются композиты на основе высоковязкостной НПС, вес которых на 40% меньше, чем у алюминиевых сплавов, при значительном повышении стабильности конструкции и способности выдерживать экстремальные колебания температуры в космосе.
III. Пултрузионные профили: Обеспечение размерной стабильности и высокой эффективности массового производства
Пултрузионные профили широко применяются в областях железнодорожного транспорта, химических опорных конструкций, опор ЛЭП и др., предъявляя к смоле ключевые требования: ?низкая усадка, высокая адгезия на границе раздела фаз, пригодность для непрерывного производства?. Высококачественные НПС благодаря оптимизации рецептур и синергии с технологией решают проблему размерной стабильности при пултрузии. Введение смеси предполимеров дициклопентадиена, кардола и гиперразветвленного полиэфиракрилата позволяет создать структуру с полупроникающей полимерной сетью (IPN), снижая усадку при отверждении до менее 2% и значительно повышая точность размеров профиля. Добавление специальных силановых связующих агентов усиливает адгезию к стекловолокну, повышая предел прочности при растяжении до 180 МПа и выше, а при изгибе — более 250 МПа.
Для удовлетворения потребностей в эффективном отверждении при пултрузии оптимизирована система инициаторов, температура отверждения в форме контролируется в диапазоне 80°C-180°C, скорость протяжки увеличена до 1,5-2,5 м/мин, что на 30% повышает эффективность формования по сравнению с традиционными смолами. Добавление специальных разделительных агентов, таких как стеарат цинка, уменьшает прилипание профиля к форме, шероховатость поверхности готового изделия Ra≤0,8 мкм, исключая необходимость последующей чистовой обработки. В химической промышленности стеклопластиковые пултрузионные профили, изготовленные с использованием этой смолы, демонстрируют превосходную устойчивость к кислотной и щелочной коррозии, срок их службы в 3 раза превышает срок службы традиционных стальных профилей, а затраты на обслуживание снижаются на 65%. В электроэнергетике их изоляционные свойства и преимущества в виде малого веса позволяют снизить массу опор ЛЭП на 50%, повысив эффективность транспортировки и монтажа на 40%.
IV. Химический состав и параметры ненасыщенных полиэфирных смол (примеры), ООО «Гуйчжоу Гуангри Технолоджи»
Основные параметры для области применения «Ручная выкладка»:
| Наименование | Тип смолы | Вязкость(мПа·с, 25°C) | Время гелеобразования(мин) | Теплостойкость по Вика (°C) | Предел прочности при растяжении (МПа) | Относительное удлинение (%) | Ударная вязкость по Шарпи без надреза (кДж/м²) | Область применения и характеристики |
| DS102 PN-1 | Ортофталевая | 110–180 | 9–15 | 68 | 60 | 3.0 | 7.0 | Хорошая смачиваемость и прозрачность. Подходит для работы со стеклотканью и углеродным волокном. |
| DS162 | ДЦПД-модифицированная | 400–600 | 6–8 | 72 | 50 | 2.5 | 6.0 | Смола общего назначения. Хорошие воздушно-сухие свойства, высокая скорость отверждения и механическая прочность. |
| DS-191 | ДЦПД | 400–600 | 3–10 | 70 | 65 | 3.0 | 6.0 | Универсальная смола с отличными механическими свойствами и определенной стойкостью к коррозии. |
| DS196 | Ортофталевая | 380–620 | 5–9 | 73 | 60 | 3.0 | 8.5 | Универсальная смола с отличной смачиваемостью стекловолокна и высокой механической прочностью. |
| DS196-1 | Ортофталевая | 225–375 | 5–9 | 75 | 60 | 3.5 | 8.5 | Универсальная смола с отличной смачиваемостью стекловолокна и высокой механической прочностью. |
| DS196 P-3 | Ортофталевая | 300–500 | 15–30 | 70 | 60 | 3.5 | 8.0 | Предускоренная смола с отличной смачиваемостью стекловолокна и мех. прочностью. Высокая скорость отверждения и извлечения из формы. Подходит для автодеталей, днищ FRP-емкостей и т.д. |
| DS603 | Ортофталевая | 400–600 | 5–9 | 85 | 70 | 5.0 | 7.0 | Высокая скорость отверждения и демонтажа. Хорошая термостойкость, высокая механическая коррозионнапрочность и я стойкость. |
| DS3301 | Изофталевая | 200–300 | 5–9 | 75 | 55 | 4.0 | 6.0 | Хорошая коррозионная стойкость, высокая термостойкость. Подходит для областей с высокими требованиями, таких как футеровка резервуаров и напольные покрытия. |
| DS197A | Бисфенол-А | 450–650 | 5–15 | 76 | 55 | 4.0 | 6.0 | Хорошая коррозионная стойкость, высокая термостойкость. Подходит для областей с высокими требованиями, таких как футеровка резервуаров и напольные покрытия. |
| DS321P | Бисфенол-А | 220–280 | 30–54 | 70 | 60 | 3.0 | 5.0 | Предускоренная смола высокой механической прочности. Подходит для изготовления автомобильных деталей. |
| DS380P | Ортофталевая | 280–460 | 25–45 | 80 | 50 | 2.5 | 5.0 | Низкая летучесть, хорошая смачиваемость стекловолокна. Подходит для изготовления крышек кондиционеров и т.п. |
| DS561-1 | ДЦПД | 300–500 | 15–30 | 70 | 60 | 3.0 | 5.0 | Высокая механическая прочность, хорошая коррозионная стойкость. Подходит для изготовления напольных покрытий. |
Спецификации ненасыщенных полиэфирных смол различаются в зависимости от области применения. Чтобы узнать больше о параметрах для конкретных сфер использования, вы можете отправить нам электронное письмо или связаться через WhatsApp!
1.Строительные материалы: Экологичность и многофункциональность
В строительной отрасли требования к ненасыщенным полиэфирным смолам сместились с «базовой защиты» в сторону «экологичности, функциональной интеграции и эстетического соответствия». Под влиянием нормативных требований смолы с низким содержанием летучих органических соединений (ЛОС), высокой атмосферостойкостью и огнезащитные стали основным трендом. Благодаря экологическим модификациям и интеграции функций высококачественные НПС соответствуют тенденциям развития в области сборного строительства и «зеленых» строительных материалов: разработаны смолы с низким выделением стирола (LSE), выбросы которого снижены более чем на 30%, что соответствует китайскому экологическому стандарту GB 18583-2008; использование безгалогенных огнестойких составов и модификаторов для защиты от УФ-излучения позволяет достичь класса горючести UL94 V-0, а после 1000 часов испытаний на УФ-старение индекс пожелтения (ΔE) составляет ≤1.5, что удовлетворяет требованиям для фасадных декоративных элементов и уличных конструкций.
В конкретных сценариях применения:
Арматурные стержни из стеклопластика (FRP) на основе высоковязкостной НПС заменяют традиционную стальную арматуру в прибрежных мостах и подземных коммуникационных тоннелях, демонстрируя превосходную стойкость к солевому туману: после 10000 часов испытаний сохранение механических свойств достигает 85%, а расчетный срок службы увеличивается с 50 до 80 лет.
SMC-компоненты для сборных сантехнических кабин изготавливаются из низкоусадочной смолы методом одноэтапного прессования, обеспечивая идеально гладкую поверхность и отличную влагостойкость. Эффективность монтажа таких кабин на 60% выше по сравнению с традиционными санузлами.
Смолы для декоративных плит под дерево или камень благодаря точному диспергированию пигментов позволяют достигать разнообразной текстуры поверхности. Стойкость к истиранию таких плит превышает 400 циклов, а уровень выделения формальдегида составляет ≤0.124 мг/м³, что соответствует высшему классу («три звезды») китайского стандарта на экологичные строительные материалы.
