移動通信基站玻璃鋼天線罩拉擠成型樹脂固化工藝研究

黃定芳

摘要：本文利用氣相色譜法，通過測定玻璃鋼拉擠成型制品中苯乙烯含量，表征該制品中不飽和樹脂的固化程度。研究不同引發(fā)劑體系和固化條件對樹脂固化度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和拉伸強度、彎曲強度的影響。實驗表明，不改變引發(fā)劑用量下，提高組合引發(fā)體系中高活性引發(fā)劑的比例，能提高固化度、進而提高Tg和彎曲強度。

關(guān)鍵詞：拉擠；玻璃鋼；不飽和樹脂；固化度

拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)纖維、帶、布或氈等，在牽引力作用下通過模具擠壓、固化，連續(xù)不斷生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材的一種成型工藝。適合于生產(chǎn)各種斷面形式的玻璃鋼型材，如管、棒、實體型材（工字型、槽型、方形）和空腹型材（門窗型材、葉片）等，具有制品性能穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、纖維含量高、成本較低等優(yōu)點，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用[1-3]。

采用拉擠成型工藝生產(chǎn)的玻璃鋼天線罩由于具有透波性好、耐候性好，絕緣、重量輕、強度高、尺寸穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，目前已廣泛用于無線移動通信基站天線的保護外殼等多個領(lǐng)域[4]。

玻璃鋼天線罩一般以玻璃纖維紗、玻璃纖維氈、不飽和聚酯樹脂為主要原料。不飽和聚酯樹脂的固化度越高，玻璃鋼制品的力學性能、電性能越好；同時，產(chǎn)品中殘留的苯乙烯含量越低，使用過程中的苯乙烯排放越小，對環(huán)境保護是有利的[5]。

對于拉擠成型工藝，由于樹脂在模具中的固化時間短，其固化度往往難以達到較高水平。本文從實際工作出發(fā)，對工藝進行了一些改進，取得了較為理想的效果。

1實驗部分

1.1 實驗原料

不飽和聚酯樹脂HS-2252，常州華科聚合物股份有限公司；顏料糊，常州華科聚合物股份有限公司；脫模劑BST-T5，常州百思通復合材料有限公司；無堿無捻玻璃纖維拉擠紗，重慶國際復合材料有限公司；BUTANOX M50過氧化甲乙酮（MEKP），阿克蘇諾貝爾；PERKADOX CH50過氧化苯甲酰（BPO），阿克蘇諾貝爾；TRIGONOX HM過氧化異丁基甲基甲酮（MIBKP），阿克蘇諾貝爾；TRIGONOX C過氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB），阿克蘇諾貝爾。

1.2 實驗儀器

氣相色譜儀，日本島津；差式掃描量熱分析（DSC），日本精工；萬能材料試驗機，深圳新三思；電子分析天平，梅特勒-托利多。

1.3 實驗方法

由于不飽和聚酯樹脂的固化過程屬于自由基聚合反應(yīng)，其固化度主要與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，其固化產(chǎn)物是高聚物、單體和少量活性中心的混合物。固化度越高，其中單體含量越低，所以可以通過測試固化后的產(chǎn)品中的苯乙烯殘留量來評價樹脂的固化度[6]。

本文通過采用不同配方及工藝參數(shù)進行拉擠試驗，測定產(chǎn)品中殘留苯乙烯含量來評價樹脂的固化度。

殘留苯乙烯含量的測試方法按照《GB/T 14520-1993氣相色譜分析法測定不飽和聚酯樹脂增強塑料中的殘留苯乙烯單體含量》標準，通過氣相色譜儀，采用GC-FID，測定二氯甲烷提取固化物中的苯乙烯含量。

同時，測定不同固化度的玻璃鋼拉擠制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以及力學性能，評價固化度對玻璃鋼拉擠天線罩的性能影響。

Tg的測定，使用DSC法，掃描速度為10°C/min。

力學性能按照《GB/T 1447-2005纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》、《GB/T 1449-2005纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》，采用萬能材料試驗機進行測定。

2. 實驗結(jié)果與討論

2.1 不同引發(fā)劑對樹脂固化度的影響

通過改變不同引發(fā)劑種類，保證引發(fā)劑的總含量不變，分別按以下配方配制樹脂糊（添加量按有效成分計算），采用拉擠工藝制作樣品，測定其殘留苯乙烯含量，優(yōu)選出最適合的配比。

拉擠工藝參數(shù)為，中區(qū)溫度140℃，拉擠速度0.5m/min。

由此可以看出，在維持引發(fā)劑的總添加量不變的情況下，使用高活性的引發(fā)劑來替代TBPB，可以有效的提高玻璃鋼拉擠制品的固化度。其中，以MIBKP效果最好，BPO和MEKP效果相當，MEKP略好。

2.2 不同固化度玻璃鋼制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

取2.1所述不同配方制得的玻璃鋼樣品，放置到標準鋁坩堝中，使用DSC測定其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），測試結(jié)果如下：

由此可以看出，玻璃鋼制品的固化度越高，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高。

2.3不同固化度玻璃鋼制品的力學性能

取2.1所述不同配方制得的玻璃鋼樣品，按標準要求加工成標準試樣，測試其拉伸強度和彎曲強度，結(jié)果如下：

圖 2不同殘留苯乙烯含量玻璃鋼制品的力學性能

上述數(shù)據(jù)可以看出，隨著固化度的提高，制品的彎曲強度明顯提高；但拉伸強度提高得不是很明顯。這是由于，玻璃鋼的拉伸強度主要由增強纖維提供，樹脂固化度的提高，并不能明顯改善其拉伸性能；而彎曲性能是評價玻璃鋼制品綜合力學性能的一個指標，樹脂的固化度越高，增強纖維的性能越能有效發(fā)揮，因此其彎曲強度也越高。

2.4 不同溫度對樹脂固化度的影響

由以上實驗已知，3號配方的殘留苯乙烯含量最低。因此，全部以3號配方，分別按以下不同模具溫度，采用拉擠工藝制作樣品，測定其殘留苯乙烯含量。

由以上數(shù)據(jù)可知提高各區(qū)固化溫度能顯著提高降低拉擠制品中苯乙烯的含量，提高固化度。這是因為拉擠速度不變，提高固化溫度能提高樹脂固化反應(yīng)速率，即在相同的時間下提高了樹脂的固化反應(yīng)程度。

3. 結(jié)論

（1）過氧化異丁基甲基甲酮與過氧化苯甲酸叔丁酯的協(xié)同固化體系，有利于提高拉擠工藝中，不飽和聚酯樹脂的固化度。

（2）不飽和聚酯樹脂的固化度越高，其玻璃鋼制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高。

（3）不飽和聚酯樹脂的固化度，對其玻璃鋼制品的彎曲強度有明顯影響，對拉伸性能影響不大。

（4）成型溫度越高，樹脂的固化度越高，但是過高的成型溫度是拉擠成型工藝所不能接受的；所以，應(yīng)在工藝能夠接受的范圍內(nèi)，盡量提高成型溫

參考文獻

[1]沃丁柱主編.復合材料大全[M].1998.

[2]劉雄亞，射懷勤主編.復合材料工藝及設(shè)備[M].1994.

[3]岳紅軍主編.玻璃鋼拉擠工藝與制品[M].1995.

[4]趙旭.第三代移動通信基站天線設(shè)計與實現(xiàn).南京理工大學碩士學位論文.

[5]潘祖仁主編.高分子化學[M].2008.endprint