酚醛树脂固化剂对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料尺寸稳定性的影响

周志宏王浩田

（1.西安航天复合材料研究所超码复合材料公司；2.陕西宇航科技工业有限公司物流商贸分公司，陕西 西安 71000）

酚醛树脂固化剂对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料尺寸稳定性的影响

周志宏1王浩田2

（1.西安航天复合材料研究所超码复合材料公司；2.陕西宇航科技工业有限公司物流商贸分公司，陕西 西安 71000）

酚醛玻璃钢是一种极好的防腐材料，它具有良好的耐酸性能和耐有机溶剂性能。一般情况下，以酚醛树脂作为固化剂的环氧树脂复合材料都具有较好的耐热性、耐离子迁移性能，但是同时也存在一些不可避免的问题，因此有必要对固化剂对环氧树脂复合材料稳定性的影响做出研究，并致力于改善酚醛树脂固化剂的性能。

酚醛树脂固化剂；环氧树脂复合材料；稳定性；玻璃纤维；防腐材料

1 酚醛固化剂

如今在各行各业中常采用的酚醛树脂型固化剂有以下三种：有利磺酰氯类、无机酸酯类、有机酸类，使用磺酰氯类固化的复合材料通常有着良好的物理和化学性能，但是磺酰氯类固化剂较容易挥发，在释放氯化氢气体之后会影响人们的身体健康，通常以苯磺酰氯和对甲基磺酰氯为主。

无机酸酯类固化剂常用的有硫酸乙酯，由浓硫酸和乙醇配置而成，但是缺点较多，比如粘结力低、强度小等，因此适用范围并不广泛，但是由于硫酸乙酯的不挥发性在实际情况中也是有使用的。而在有机酸类中，我们使用的则是石油磺酸，由于石油磺酸中含水量高达30%以上，因此它会影响固化剂的固化效果，使用的范围也是有限制的。

酚醛树脂因为自身成熟的工艺、简单的技术操作以及低成本等多项优点，广泛应用在热防护材料领域。将酚醛树脂作为固化剂与环氧树脂复合材料结合在一起，可以大大提高复合材料的耐热性和耐离子迁移性能，但是与此同时也存在着一些不可避免的问题，它会在一定程度上影响复合材料的稳定性。因为酚醛树脂的脆性大、耐热性低，所以目前国际上的研究都主要是围绕如何改善酚醛树脂固化剂的脆性和耐热性展开，进而对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的尺寸稳定性。

2 玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的稳定性影响因素

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料是一种性能优良的材料，影响它尺寸稳定性的因素多种多样，比如树脂的配方、生产的技术、玻璃纤维的规格和质量、相关成分的结构等都会在一定程度上影响它的尺寸稳定性，但是通过实验我们会得到这样的发现，树脂的配方是主要的影响因素，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的尺寸稳定性通常分为两个方面，即X-Y方向和Z方向。

2.1 不同酚醛树脂固化剂对复合材料X-Y方向尺寸稳定性的影响不同

通过实验，我们可以得知如果将采用的酚醛树脂固化剂和普通线形的酚醛树脂固化剂制作而成的复合材料进行对比，桐油改性酚醛树脂的纬向和径向尺寸稳定性都较高，达到了－516.45ppm和－231.48ppm，而壬基改性酚醛树脂和腰果酚改性酚醛树脂的纬向和径向值会更高，这表明经过桐油、壬基和腰果酚改性而得到的酚醛树脂固化剂在一定程度上改善了复合材料X-Y方向的尺寸稳定性。

用改性酚醛树脂代替普通线形的酚醛树脂作为复合材料的固化剂，通过其柔性链段的固化剂对环氧进行固化，引入柔性链段，由此网链分子的柔顺性得到大大提高，从而提高了玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的尺寸稳定性。

2.2 不同酚醛树脂固化剂对复合材料Z方向尺寸稳定性的影响不同

由壬基酚改性酚醛树脂代替普通线形酚醛树脂做固化剂时，复合材料的韧性最大，X-Y尺寸稳定性也最高，但是，Z方向的尺寸稳定性与复合材料的韧性和X-Y方向的尺寸稳定性都是成反比关系的，因此，在考虑Z方向的尺寸稳定性是就要进行综合考虑，复合材料的韧性和脆性都在其考虑范围之内。

当由上述化学物质制成的改性酚醛树脂作为复合材料的固化剂在Z-Y方向的密度增大时，在Z方向的交联密度就会变小，因此在一定条件下进行某项特定操作后Z方向的尺寸稳定性也会增大，因此我们可以通过实验得出，由双酚A线形酚醛树脂为固化剂的Z方向尺寸稳定性最小，说明了双酚A酚醛树脂在X-Y方向和Z方向都有较大的交联密度。

2.3 不同改性酚醛树脂对复合材料耐热性的影响不同

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的耐热性与板材的转变温度Tg有重要的关系，Tg越高，则说明，复合材料的耐热性能越优良。其中，壬基酚改性酚醛树脂作为固化剂的板材具有较高的Tg，因此它的板材的耐热性也就较高。由此我们可以得知，选择合适的改性酚醛树脂作为复合材料的固化剂可以创造出尺寸稳定性好，耐热性能优良的复合材料。

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料尺寸稳定性的提高最直接简单的方法就是改善酚醛树脂的配方，由于不同方向尺寸稳定性改善的方法也是千差万别，所以我们应该从实际应用入手，有针对性地进行改善，才能达到我们想要的效果。

3 结语

能否正确选择合适的酚醛树脂作为玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的固化剂对复合材料的尺寸稳定性有着重要的意义。而现如今国内和国外的研究人员都在致力于改善它的韧性。

酚醛树脂固化剂在各行各业中都有些它的作用，它的发展与我国国民经济的发展有着莫大的联系，它有着优良的耐热性，耐离子迁移能力，如果能够改变它的不足，提高由它固化的复合材料的尺寸稳定性，降低它的脆性，那么它对我国未来高新产业的发展就有着不言而喻的重要意义。电子集成技术以及组装技术的发展也对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的尺寸稳定性提出了更高的要求。

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（责任编辑：周 琼）

TU599

1009-2374（2017）12-0347-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.176

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