據(jù)JEC復(fù)合材料雜志No.67期一篇文章所述,酚醛樹脂是很多要求FST特性(防火、防煙和低毒)的FRP用途所需用的樹脂。盡管存在一些性能局限(尤其是脆性),但酚醛樹脂仍是一大類商品樹脂,全球年產(chǎn)量近600萬噸。酚醛樹脂具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性,能在150~180℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定使用。這些性能,加上其性價比優(yōu)勢,成為推動酚醛樹脂持續(xù)用于FRP制品的因素,典型用途有飛機內(nèi)飾件、飛機貨艙襯、軌道車輛內(nèi)部件、海上油田平臺格柵和集水管、隧道材料、摩擦材料、火箭噴管絕熱材料及其它FST相關(guān)制品。
纖維增強酚醛復(fù)合材料類型
纖維增強酚醛樹脂復(fù)合材料包括用短切纖維、織物和長纖維增強的材料。早期的短切纖維(木材、纖維素等)至今仍然用在酚醛模塑料中,用于多種用途特別是汽車零部件,如水泵罩、摩擦件等。更新的酚醛模塑料含有玻璃纖維、金屬纖維或更近期的碳纖維。用于模塑料的酚醛樹脂是線型酚醛清漆樹脂,以六亞甲基四胺為固化劑。
預(yù)浸織物材料用于各種用途,諸如RTM、夾芯結(jié)構(gòu)蜂窩芯、防彈材料、飛機內(nèi)板、貨艙襯等。長纖維增強制品用纏繞法或拉擠法成型?椢锖烷L纖維增強的復(fù)合材料大多選用可溶于水或溶劑的可溶酚醛樹脂。除了可溶酚醛樹脂外,F(xiàn)RP還使用了其它相關(guān)的酚醛體系,如苯并惡嗪、氰酸酯和新開發(fā)的樹脂體系Calidur™等。
苯并惡嗪是一種新型的酚醛樹脂。它與傳統(tǒng)酚醛樹脂的不同之處在于酚醛分子各部分是通過形成一環(huán)狀結(jié)構(gòu)來連接而不是通過亞甲基[-CH2-]橋接。苯并惡嗪很容易由酚類材料(雙酚或線型酚醛清漆)、伯胺和甲醛制備。苯并惡嗪的開環(huán)聚合不會產(chǎn)生副產(chǎn)物或揮發(fā)物,并能提高最終制品的尺寸穩(wěn)定性。除了高耐熱性、阻燃性外,苯并惡嗪樹脂還具有傳統(tǒng)酚醛樹脂未顯現(xiàn)的特性,如吸水性、穩(wěn)定的低介電性能等。
Calidur™是新一代的單組分室溫穩(wěn)定型聚芳醚酰胺熱固性基體樹脂,它由Evonik Degussa公司在近年為航空和電子行業(yè)而研制的。這種樹脂在140℃下經(jīng)2小時固化,玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為195℃。目前,Calidur®顯現(xiàn)了很多極利于高性能復(fù)合材料的特性:無揮發(fā)物排放,固化放熱和固化收縮少,熱強度高,濕強度好,復(fù)合材料壓縮強度和剪切強度高,韌性優(yōu)良。這種新樹脂可在多種制品中用作中高檔Tg溫度之環(huán)氧、雙馬來酰亞胺和氰酸酯樹脂的低成本替換品,用于航空、運輸、汽車、電氣電子及其它高要求用途。