常用的热固性树脂树脂种类和特点

树脂选择

在复合型材中使用树脂起着两个主要作用——将增强材料粘合在一起并使其保持在正确的位置以提供复合材料的机械性能。根据所使用的树脂类型，它还有助于提供各种好处，包括耐腐蚀或耐温性和电绝缘性。与碳纤维和玻璃纤维增强材料一起使用的一些最典型的树脂是聚酯、乙烯基酯、聚氨酯和环氧树脂。

聚酯 (UPR)

聚酯树脂是使用最广泛的树脂类型之一，特别是在海洋工业中。它们通常以不饱和形式出现，这使得树脂成为热固性树脂，在适当的条件下会从液态固化为固态。大多数聚酯树脂由聚酯溶液和单体组成，单体通常是苯乙烯。苯乙烯有助于降低树脂的粘度并使其更易于处理，同时通过交联聚酯的分子链使其从液体固化为固体——这一过程称为聚合。因此，聚酯树脂无需施加压力即可成型，通常被称为“低压”树脂。聚酯树脂具有良好的耐化学性，在弱碱条件下表现良好，在弱酸性条件下表现更佳。下表描述了聚酯/玻璃纤维型材的典型机械性能。

	单元	结构 = UCU	结构 = U
典型的玻璃含量	[%-体积]	55-58%	58-65%
抗拉强度	[兆帕]	600-900	1000-1200
拉伸模量	[平均分]	38-42	42-45
抗弯强度	[兆帕]	700-1000	1000-1300
弯曲模量	[平均分]	35-40	40-43
热膨胀系数	[10-6/公里]	9-11	6-8
密度	[公斤/立方米]	1.9-2.0	1.9-2.0

结构：U = 单向，C = 交叉缠绕可以对聚酯树脂进行改性，使其具有阻燃性或自熄性。

乙烯基酯 (VE)

乙烯基酯树脂将聚酯和环氧树脂的最佳特性结合到一种解决方案中。它们通常比聚酯更坚固，比环氧树脂更耐用，因为它们是聚酯树脂的混合形式，已通过环氧树脂增强。乙烯基酯比聚酯更能承受拉伸，使其更能吸收冲击力而不会损坏，并且不太可能出现应力开裂。该树脂在其分子链中的开放位点也更少，这使得它更能抵抗水的渗透。

环氧树脂 (EP)

环氧树脂是另一种热固性树脂，通常与碳或大量玻璃纤维等高性能增强材料一起使用。然而，与聚酯树脂不同，环氧树脂是使用硬化剂而不是催化剂进行固化的。硬化剂（通常是胺）在涉及两种材料的附加反应中固化环氧树脂。反应的化学反应产生了两个环氧位点，它们与每个胺位点结合，形成了一个复杂的三维结构。为了准确地进行此反应，必须获得正确的树脂和硬化剂混合比。如果胺和环氧分子没有很好地混合，未反应的树脂或硬化剂可能会留在基体中并影响复合材料的性能。环氧树脂为复合材料提供了许多有益的特性。例如，它们在固化过程中的低收缩率最大限度地降低了内部应力的风险，环氧树脂还具有高电绝缘性和良好的耐化学性。

聚氨酯 (PU)

在拉挤成型过程中，由于可以使用高纤维体积含量，聚氨酯可以成为高性能机械应用（例如弹簧）中环氧树脂的绝佳替代品。这种高纤维体积含量还提供高刚度，允许使用更薄的壁部分来帮助减轻重量。聚氨酯树脂通常以其耐化学性和耐油性而著称，并且它们通常非常耐磨且不易撕裂。树脂的韧性优于聚酯和乙烯基酯，即使不使用横向增强材料，螺丝固定性也很出色。此外，该树脂与标准玻璃纤维和高性能碳纤维等级兼容。

树脂助剂

树脂并不总是单独起作用，通常可以将添加剂添加到基质中以提供更多好处。通常，出于三个原因将添加剂加入混合物中：降低成本、提供额外的性能或使整个制造过程受益。降价添加剂或填料可帮助制造商减少他们需要使用的昂贵产品的数量，从而降低成品的价格。与复合材料功能相关的添加剂可以包括添加颜料，这会改变成品的颜色。如果最终用户收到许多组合在一起构成一个最终产品的复合解决方案，这将特别有用，因为用户可以根据颜色轻松识别每个部件所属的位置。与工艺相关的添加剂可以直接有利于拉挤工艺和固化型材。例如，可以使用添加剂来避免固化过程中的收缩，从而防止复合材料出现裂纹的机会，同时也有助于改善其内应力。