手糊成型实验：玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）矩形管

玻璃纤维增强塑料俗称玻璃钢，它是以玻璃纤维及其织物为增强材料，以不饱和聚酯树脂等合成树脂为基体复合而成的一种复合材料。根据产品的成本及性能等要求，玻璃钢在成型过程中还可以适当添加一些填料、助剂等，以达到降低成本、阻燃防火、导电等目的。玻璃钢具有轻质高强（相对密度在1.5～2.2g/cm3之间，只有碳素钢的1/5～1/4，可是拉伸强度却接近甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比）、耐腐蚀（对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力）、电性能好（高频下仍能保持良好介电性，且不反射无线波、不受电磁的作用、微波透过性良好）、热导率低[室温下为1.25～1.67k J/（m h·K），只有金属的1/1000 1/100，是优良的绝热材料，在瞬时超高温情况下是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷] 、热膨胀系数小（与一般金属接近）、可设计性好（结构可设计、性能可设计、外观可设计、原料可设计、成型工艺可设计等）及工艺性优良等优点，已被广泛应用于石油化工、市政工程、交通运输、装修装饰等众多领域。

4.1.1 玻璃钢矩形管模具的制作实验

4.1.1.1 实验目的

（1）了解玻璃钢成型用模具的种类及不同材质模具各自的优缺点。

（2）掌握矩形管木质模具的制作方法。

（3）通过矩形管木质模具的制作过程掌握玻璃钢成型用模具制作过程中应注意的事项。

4.1.1.2 实验原理

生产玻璃钢制品时必须使用模具，而所谓模具，是指一种有一定形状与尺寸的型腔工具。在玻璃钢成型过程中，液态的树脂或填充至模具的型腔内，或涂覆在模具外表面，和玻璃纤维等增强材料复合即可生产出具有特定的形状、尺寸、功能和质量的玻璃钢制品。

制作玻璃钢用的模具须满足以下基本要求：

①材料易得且价格较低；

②具有足够的刚度及强度，在使用过程中不会发生变形；

③具有良好的耐腐蚀性能，在玻璃钢成型过程中不会被树脂及其他小分子添加剂侵蚀；

④脱模容易并具有足够长的使用周期；

⑤尺寸精度高，表面光洁度能满足目标产品的要求。

根据所用材质的不同，用于玻璃钢成型的模具种类可分为多种，例如金属模、水泥模、木模、石膏模、玻璃钢模等。不同材质的模具具有各自的优缺点，因而适用于不同的场合。比如：

①金属模：能进行表面打磨、电镀、抛光等，表面光洁度和尺寸精度高，且强度大、模量高，可承受较高的成型压力不变形以及多次反复使用；但金属模一般比较重，搬运不方便，表面需进行防锈处理，一次性投资成本高。因此，金属模大多用于在固定的场所进行定型产品的多次生产上。

②水泥模：加工制作较方便，且成本低、形状灵活多变、刚性好、坚固耐用；但其成型后一般不能移动，表面较粗糙。和金属模一样，水泥模大多用于在固定的场所进行某种产品的多次生产上，但可重复使用次数少于金属模。

③木模：加工制作方便、成本低、形状灵活多变、具有较高的硬度且变形小；但木模不耐用，表面一般需要进行封孔处理，在潮湿环境中可能会吸湿变形，在高温条件下还可能会开裂等。木模一般用于非定型产品的较少重复次数的生产上，且所生产的产品的尺寸一般较小，通常是作为其他模具的补充，一般不能作为主要模具使用。

④石膏模：材料易得且价格低廉，可制作出各种造型的模具；但其强度较低，抗冲击性能差，使用前需进行干燥，模具表面需进行封孔处理。石膏模一般用于生产结构简单的大件制品或一些结构形状复杂、脱模困难的小型异形玻璃钢制品。在制作玻璃钢制品时，石膏模具可重复使用的次数很少，大多是一次性使用。

⑤玻璃钢模：制作周期短、上马快、成型方便、质量轻、强度较高、刚性较大、耐腐蚀且维护方便；但成本较高，一些大型的玻璃钢模具还易翘曲变形。玻璃钢模具通常适用于生产表面光洁度要求高、批量较大的中小型玻璃钢复杂制品。

4.1.1.3 仪器与原料

本实验无需使用仪器，所用工具为钢锯、锤子和裁纸刀，所用原料有木方（5cm× 5cm）、三合板，另外需要铁钉若干。

4.1.1.4 实验步骤

（1）取木方1根，利用钢锯从中切出20cm长的木段4根。

（2）利用钢锯或裁纸刀从三合板上加工25cm×20cm的长方形板材4块。

（3）利用木段作为内支撑，按照图1所示，使用铁钉将上述25cm×20cm长方形三合板依次固定在木段上（相邻两块三合板分别固定在木段相互垂直的两个侧面上）。

图1 矩形管模具的结构

（4）用裁纸刀将模具周边毛刺削去，确保模具表面及拐角处光滑。

4.1.1.5 实验数据记录与处理

（1）木段尺寸：________________________

（2）三合板长方形板材尺寸：________________________

（3）矩形管模具的规格尺寸：________________________

4.1.1.6 注意事项

（1）使用钢锯、裁纸刀及锤子等工具时应注意安全，切勿伤及自己或别人。

（2）为了确保模具表面平整，进而保证后续手糊玻璃钢制品的质量，固定三合板长方形板材的木段的两个侧面表面应平整、光滑，否则应进行加工处理，确保三合板长方形板材能完全稳定地贴合在其表面上。

（3）好的模具应稳固、不易变形，若发现制作的模具稳定性较差，可以增加木段的使用数量。

4.1.1.7 思考题

（1）哪些类型材的料可用来制作玻璃钢的模具？各种材质制作的模具各有何特点？

（2）模具在玻璃钢制品生产过程中所起的作用是什么？

4.1.1.8 预习要求

（1）了解哪些材料可以制作成玻璃钢用模具以及各种材质模具的优缺点。

（2）掌握木质矩形管模具的制作方法。

（3）了解各种材质模具的适用范围。

4.1.2 不饱和聚酯树脂的凝胶、固化实验

4.1.2.1 实验目的

（1）了解不饱和聚酯树脂的结构及其固化机理。

（2）了解不饱和聚酯树脂的固化配方体系及各组分的作用。

（3）掌握不饱和聚酯树脂凝胶时间及固化时间的试验方法。

4.1.2.2 实验原理

不饱和二元酸（或酸酐）与二元醇或者饱和二元酸与不饱和二元醇在190 220℃的温度范围内经过缩合反应生成线型的、具有酯键与不饱和双键的聚酯，在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体（如18％～40％苯乙烯或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物）配成粘稠的液体，从而得到不饱和聚酯树脂。通过对反应过程中酸值（或粘度）的控制，可以得到不同相对分子质量的聚酯。

不饱和聚酯树脂种类较多。根据树脂的使用用途来分，不饱和聚酯树脂可分为缠绕树脂、喷射树脂、RTM树脂、拉挤树脂、SMC树脂、BMC树脂等；根据树脂的结构来分，用作复合材料基体的不饱和聚酯树脂可分为邻苯二甲酸型（简称邻苯型）不饱和聚酯树脂、间苯二甲酸型（简称间苯型）不饱和聚酯树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂、乙烯基酯型不饱和聚酯树脂、卤代不饱和聚酯树脂等；根据树脂的性能特性来分，可分为通用型不饱和聚酯树脂、耐热型不饱和聚酯树脂、耐化学腐蚀型不饱和聚酯树脂、光稳定型不饱和聚酯树脂、自熄型不饱和聚酯树脂等。其中，通用型不饱和聚酯树脂大多为邻苯酸酐型，成本较低，综合性能较好，但强度相对较低，适用于制作强度要求不太高的玻璃钢制品；耐热型不饱和聚酯树脂浇注体具有较高的热变形温度，适用于制作较高温度下使用的玻璃钢制品；耐化学腐蚀型不饱和聚酯树脂，如双酚A型不饱和聚酯树脂、乙烯基酯型不饱和聚酯树脂可耐多种酸、碱、盐及溶剂的腐蚀，但不同的树脂对不同的介质耐腐蚀性能彼此也有差别；自熄型不饱和聚酯树脂结构中大多含有卤素原子，是一种由氯茵酸酐（HET酸酐）作为饱和二元酸（酐）合成得到的一种不饱和聚酯树脂。

为了让不饱和聚酯树脂固化，一般需要使用固化剂。固化剂又称为引发剂、催化剂，俗称白配方，是一种能使单体分子或含有双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。不饱和聚酯树脂所用固化剂都是过氧化物，属于易燃易爆品。若按成品计算，其使用量一般为树脂的1％左右。在不饱和聚酯树脂中单独加入固化剂并利用加热使其固化时，因反应诱导期长，且反应一旦开始便大量放热导致反应难以控制、反应开始后粘度剧增导致反应不完全等，所以在实际生产过程中常配合使用促进剂。所谓促进剂，是一种能够促使固化剂在其临界温度以下形成自由基（即实现室温固化）的物质，一般可分为三类：①对过氧化物如过氧化苯甲酰（BPO）有效的促进剂，如二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基对甲苯胺等；②对氢过氧化物如过氧化环己酮等有效的促进剂，大多为具有变价的金属皂（俗称红配方），如环烷酸钴、萘酸钴等；③对前二者均有效的促进剂，如十二烷基硫醇等。

不饱和聚酯树脂从线型粘流态树脂体系通过交联反应转变成不溶不熔、具有三维网络结构的体形状态的过程称为固化反应。不饱和聚酯树脂的固化反应属于自由基聚合反应，其历程分为链引发、链增长、链终止和链转移。

（1）链引发

链引发是从过氧化物引发剂分解形成游离基到这种游离基加到不饱和基团上的过程。一般可用有机过氧化物或氧化-还原体系进行引发，例如过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮-萘酸钴等，也可采用紫外光引发或加热引发。

游离基型聚合的活性中心是游离基，它可以通过固化剂的热分解来获得：

I→2R·

（4.1）

式中，I表示引发剂分子，其分解为初级自由基R 。所生成的初级自由基R·能引发不饱和聚酯和交联剂的交联固化反应：

R·＋M →RM·

（4.2）

式中，M表示不饱和聚酯或交联剂单体分子。初级自由基R·攻击单体分子M生成了单体自由基RM ，完成链引发过程。初基自由基R·和单体分子结合后最终存在于聚合物分子的末端，这点已为实验所证实。式（4.2）的反应较式（4.1）的反应容易，因此链引发的速度主要取决于固化剂的分解速度。

（2）链增长

链增长是单体不断地加合到新产生的游离基上的过程。与链引发相比，链增长所需的活化能要低得多。单体分子经引发成单体自由基后立即与其他分子反应，进行链锁聚合，形成一个长链自由基，即

RM ·＋M →RM2

RM2 ·＋M →RM3· ·

⋯·

RMn－1 ＋M→ RMn·

⋯

当乙烯类单体和不饱和聚酯中的双链引发后就进行链增长反应。链增长反应为放热反应，而且链增长的反应速度极快，反应可在短时间内完成。

（3）链终止

聚合物的活性链增长到一定程度就会失去活性停止增长，此时称为链的终止。链终止的方式有两种：

①偶合终止：两个自由基相互结合生成一个大分子，其相对分子质量为两个活性键相对分子质量之和，即

2RMn· R→Mn— MnR

或

RMn·＋R→ RMnR

②歧化终止：两个自由基相互结合，伴随着氢原子的转移，生成两个聚合物分子。其中，一个分子的末端是饱和的，另一个分子在末端具有不饱和双键，分子链长没有变化。

综合以上情况，不饱和聚酯树脂的固化反应可用下面的化学方程式表示：

RCH2—CH2·＋RCH2—CH2· →R—CH2—CH3＋R—CH＝CH2

（4）链转移

链转移是指一个增长着的大的游离基能与其他分子，如溶剂分子或抑制剂发生作用，使原来的活性链消失成为稳定的大分子，同时原来不活泼的分子变为游离基。

在固化过程中，不饱和聚酯树脂体系中发生的化学反应包括以下三个方面，即乙烯基单体与聚酯分子之间的反应、乙烯基单体之间的反应以及聚酯分子与聚酯分子之间的反应。而不饱和聚酯树脂的固化过程又可分为三个阶段，分别是凝胶阶段、硬化阶段和熟化阶段。

①凝胶阶段：自树脂中加入固化剂、促进剂开始算，经树脂发热、发粘，直到凝结成半固体状态而失去流动性，这一阶段所对应的时间称为凝胶时间。影响树脂凝胶时间的因素较多，例如阻聚剂、固化剂、促进剂的用量，环境温度、湿度，制品的大小、厚度等。在相同的生产环境下，树脂的凝胶时间一般是通过控制固化剂和促进剂的使用量来实现的。手糊成型玻璃钢制品时，一般希望胶液在糊制完成后稍微停留一段时间再凝胶。如果凝胶时间过短，施工尚未完成树脂就已失去流动性，会使纤维未能得到很好浸润而影响制品的质量；反之，长时间不凝胶将导致成型后树脂胶液的流失和交联剂的挥发，使制品内部出现缺胶、发白等现象，纤维不能被充分润湿，产品固化不完全，强度降低。因此，在制作玻璃钢制品时先要根据制品的厚度和大小来确定凝胶时间。

②硬化阶段：又叫定型阶段，是指树脂开始凝胶到具有足够硬度和一定的形状，能把制品从模具中取出的阶段。在该阶段树脂仍处于反应中，固化尚不完全，性能还不稳定，树脂与某些溶剂（如乙醇、丙酮等）接触时能溶胀但不能溶解，加热时可以软化但不能完全熔化。这一阶段一般需要几十分钟至几小时。

③熟化阶段：也称为后固化阶段，是指经过硬化阶段后，制品在室温下放置足够长的时间或进行高温处理直至达到所要求的硬度，并具有稳定的物理与化学性能可供使用的阶段。经过熟化之后，线型聚酯已完全交联成三维网络结构，既不溶解也不熔融。室温熟化阶段时间通常较长，往往需要几天或几星期甚至更长的时间。为了缩短熟化时间，必要时可在较高的温度下进行后固化处理。

4.1.2.3 仪器与原料

（1）仪器

本实验所用仪器如下：①胶头滴管，2只；②电子天平（0.1mg），1台；③玻璃棒，1根；④温度计（200℃），1支；⑤秒表，1块。另外，还需要一次性塑料杯若干只。

（2）原料

本实验所用原料为不饱和聚酯树脂、萘酸钴、过氧化甲乙酮。

4.1.2.4 实验步骤

（1）取一次性塑料杯1只并置于电子天平上，去皮。

（2）利用上述一次性塑料杯称取100g不饱和聚酯树脂，精确至0.1g。

（3）取两只胶头滴管，分别做上不同的标记。

（4）用其中一只胶头滴管吸取萘酸钴，并缓慢逐滴加入到不饱和聚酯树脂中。萘酸钴滴加量为1.0g，精确至0.1g。

（5）从天平上取下一次性塑料杯，用玻璃棒进行搅拌，使萘酸钴在不饱和聚酯树脂中均匀分散。

（6）将上述一次性塑料杯再次放到电子天平上，取另外一只胶头滴管吸取过氧化甲乙酮，然后滴加1.0g（精确至0.1g）到不饱和聚酯树脂中，并随即从天平上取下塑料杯，迅速搅拌均匀，接着插入温度计，同时开始计时。

（7）开始时，每隔2min记录一下温度；当发现温度有明显上升趋势时，每隔10s记录一下温度；直至温度达到最高值后并重新下降到接近室温时，每隔2min记录一下温度；当连续三次温差在1℃以内时，停止计时。实验过程中，用玻璃棒测试树脂流动情况，并记下出现拉丝状态时的时间（即为凝胶时间）。

（8）根据上述步骤的实验结果，改变萘酸钴和过氧化甲乙酮的滴加量，重复上述实验。

4.1.2.5 实验数据记录与处理

（1）环境温度：____________ ；相对湿度：____________。

（2）不饱和聚酯树脂质量：____________ ；萘酸钴质量：____________ ；过氧化甲乙酮质量：____________ 。

（3）根据表1中数据，以时间为横坐标、温度为纵坐标作图，并根据图形分析不饱和聚酯树脂在不同配方情况下的固化曲线。(www.xing528.com)

表1 温度数据

凝胶时间：____________ min；放热峰时间：____________ min。

4.1.2.6 注意事项

（1）不饱和聚酯树脂应在阴暗避光处保存，使用时取出，取完样后剩余的应及时重新放回阴暗避光处。

（2）添加配方的顺序是先加萘酸钴，后加过氧化甲乙酮。当树脂中加入萘酸钴后应及时搅拌均匀，然后再加入过氧化甲乙酮。

（3）萘酸钴和过氧化甲乙酮直接相遇将发生剧烈反应，严重时可能导致火灾、爆炸等，因此两者之间应保持足够的安全距离。

（4）树脂在固化反应之前有一个较长的诱导期，但一旦反应开始便会十分迅速，因此在实验过程中必须时刻注意观察温度的变化。

（5）在制作玻璃钢制品时，因为实验者操作技能上的差异，不饱和聚酯树脂中过氧化甲乙酮和萘酸钴可以采用不同的添加比例，以确保不同操作者能够在恰当的时间内完成实验。

4.1.2.7 思考题

（1）不饱和聚酯树脂固化体系中，过氧化甲乙酮和萘酸钴的作用分别是什么？

（2）何为凝胶时间？何为硬化时间？制作玻璃钢制品时，哪种时间对制作过程影响更大？

（3）不饱和聚酯树脂固化机理是什么？

（4）为什么不饱和聚酯树脂一般需要避光低温保存？

4.1.2.8 预习要求

（1）了解不饱和聚酯树脂的基本结构。

（2）掌握不饱和聚酯树脂的固化机理。

（3）了解不饱和聚酯树脂常用的固化体系。

（4）掌握不饱和聚酯树脂凝胶时间和固化时间的测定方法。

（5）了解不饱和聚酯树脂凝胶时间和固化时间的区别。

4.1.3 玻璃钢矩形管的手糊成型实验

4.1.3.1 实验目的

（1）了解玻璃钢的不同类型的成型工艺。

（2）掌握玻璃钢手糊成型工艺的过程及基本操作。

（3）了解玻璃钢手糊成型工艺的优缺点。

4.1.3.2 实验原理

纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料主要由两种材料组成，即起粘结剂作用的不饱和聚酯树脂（UP树脂）和起增强作用的纤维或织物，此外还可加入各种填充料、触变剂、色料等。填充料、触变剂和色料的作用主要是改变增强塑料的物理机械性能、外观和加工性质等。常用的填充料有粉末、颗粒、晶须、空心微珠等，根据具体使用要求，选用不同的填充料可使增强塑料具有阻燃、导电等特性；使用触变剂可减少大型制件垂直直面和斜面胶液的流失；色料可使增强塑料具有各种外观颜色。

增强塑料中虽然使用了纤维或织物及其他填充料、助剂，但其成型固化实际上取决于树脂胶液的固化。但不容忽视的是，有些填充料、助剂对胶液的固化速度是有影响的。

不饱和的聚酯树脂一般是由不饱和二元酸（或酸酐）、饱和二元酸（或酸酐）与二元醇进行缩聚反应而得的线型聚合物，其化学结构式为

或

式中，R，R′分别表示二元醇及饱和二元酸中的二价烷基或芳基；x，y是不饱和聚酯分子中所示的重复数目；聚酯分子的端基是—OH或—COOH。当所使用的不饱和二元酸和饱和二元酸的物质的量相同时，上述结构式可改写为

通常不饱和聚酯树脂的分子量在2000～3000之间，聚合度在15～25之间。

聚酯树脂在合成聚合到指定酸值时，需要加入一些单体，主要有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、三聚氰酸三丙烯酯等，并不断搅拌降温，直到形成均匀的不饱和聚酯树脂单体溶液（胶液）。

加入树脂中的上述单体物质中都含有活泼的不饱和双键，在一定条件下能与不饱和聚酯中的双键起加成聚合作用，从而使线型聚酯交联成网状结构而固化，所以单体又可成为不饱和聚酯树脂的交联剂，它的结构、性质及用量也影响交联聚酯树脂的物理和化学性质。

不饱和聚酯与单体形成树脂胶液后，在固化剂或（和）热的作用下发生共聚合反应，聚酯分子中的不饱和双键与单体中的不饱和双键起加成作用，形成网状型的均匀聚合物。如果交联固化前树脂胶液中浸润了玻璃纤维和织物，则可制造玻璃纤维增强热固性塑料，即玻璃钢。

玻璃钢制品的成型工艺有多种，主要包括缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、离心浇铸成型、手糊成型等。在众多成型工艺中，手糊成型是一种设备投资最少、机械化程度最低，但又非常重要的一种成型工艺。

手糊成型又叫接触成型，是最早使用的一种玻璃钢制品成型工艺。它采用手工作业，先在涂好脱模剂的模具上涂刷树脂混合物，然后在其上铺贴一层按设计要求裁剪好的纤维材料，辊压排除气泡后再涂刷树脂混合物，接着再铺设第二层纤维材料，如此反复，直至达到所设计的产品厚度为止，再在一定的压力和温度条件下进行固化，最后脱模得到所需的产品。手糊成型产品的质量在很大程度上依赖于作业者的操作技能，因而所得制品质量稳定性相对较差。另外，相比于其他机械化成型工艺，手糊成型还存在生产周期长、劳动强度大、环境卫生条件差等缺陷。但该工艺无需专用成型设备，投资成本低，成型模具简单，投入少，工人经过训练后能生产其他工艺无法实现的相当高难度的制品，且操作方便，可在用户现场进行施工，不受尺寸大小限制，产品形状可灵活多变，可在制品任意部位增补增强材料以满足制品设计要求。因此，手糊成型工艺既适用于生产变化较多且只需少量生产的大型制品，同时可以作为其他工艺的补充，与其他工艺一道更好地满足更广泛的市场需要。

手糊成型玻璃钢制品一般需经过模具制作、配方调制及手工糊制等不同阶段，其工艺流程如图2所示。

图2 手糊成型玻璃钢制品的工艺流程

不饱和聚酯树脂的固化过程是由线型大分子通过交联剂的作用形成体形立体网络的过程，此过程并不能消耗树脂中全部活性双键而达到100％的固化度，也就是说树脂的固化很难达到完全，其原因在于固化反应的后期，体系粘度急剧增加使得分子扩散受到阻碍。一般在材料性能趋于稳定时，便可认为是固化完全了。树脂的固化程度（即固化度）对玻璃钢性能影响很大，固化程度越高，玻璃钢制品的力学性能和物理、化学性能越能得到充分发挥。

影响固化度的因素有很多，树脂本身的组分、固化剂与促进剂的量、固化温度、后固化温度和固化时间等都可以影响聚酯树脂的固化度。

4.1.3.3 仪器与原料

（1）仪器

本实验除使用第4.1.2节实验所用仪器外，其他所用器具如下：①木质矩形管模具，1副；②毛刷，1只；③压辊，1只；④剪刀，1把；⑤塑料盆，1只。

（2）原料

本实验所用原料如下：①过氧化甲乙酮；②萘酸钴；③不饱和聚酯树脂；④玻纤毡（450g/m2，82cm×20cm），2张；⑤玻纤布（300g/m2，82cm×20cm），6张。另外，还需1卷米拉薄膜及1卷胶带。

4.1.3.4 实验步骤

（1）利用剪刀从米拉薄膜卷中剪取85cm×20cm米拉薄膜2张。

（2）取出第4.1.1节实验制作好的木质矩形管模具，放置在操作平台上。

（3）取85cm×20cm米拉薄膜1张，缠绕并贴服在木质矩形管模具的四周外表面上，并有5cm的搭接，再利用胶带将搭接处粘牢固定。

（4）分别称取玻纤毡和玻纤布的质量为m1g和m2g，按照质量比玻纤毡：树脂＝3∶7和玻纤布：树脂＝4∶6，累计称取树脂（7m1/3＋3m2/2）g。

（5）根据第4.1.2节实验配方的实验结果，选择凝胶时间约为30min的配方体系，按照先滴加红配方、搅匀，再滴加白配方、搅匀的顺序，往不饱和聚酯树脂中加入红、白配方。

（6）用毛刷蘸上不饱和聚酯树脂，均匀涂刷在模具表面的米拉薄膜上，确保薄膜表面被不饱和聚酯树脂均匀覆盖。

（7）取玻纤毡1张，缠绕并包覆在模具表面的薄膜上，同时用压辊滚动挤压玻纤毡，使预涂在薄膜表面的不饱和聚酯树脂充分浸润玻纤毡。

（8）用毛刷蘸上不饱和聚酯树脂，再在玻纤毡表面上涂刷一层树脂，然后缠绕上第二张玻纤毡。

（9）采用上述类似方法，再完成6张玻纤布的缠绕。

（10）在最外层玻纤布的表面再次涂刷一层树脂后，将事先已准备好的第二张米拉薄膜缠绕在产品的最外层，轻轻挤压薄膜，确保其与树脂完全贴服，之间没有气泡、缺胶区域存在。

（11）在室温固化24h后，将产品从模具上脱下（可采用破坏模具的方式），再在80℃环境下后固化2h后，将产品自然冷却至室温。

（12）揭去产品表面薄膜，修整产品毛边。

4.1.3.5 实验数据记录与处理

（1）实验条件

环境温度：____________ ；相对湿度：____________ 。

（2）配方与组成（见表2）

表2 配方与组成

4.1.3.6 注意事项

（1）树脂自身粘度较高，实验过程中应尽量不要让树脂洒落在操作台及衣服上，操作时应戴上塑料或橡胶手套。若有树脂洒落在操作台或衣服上，应及时擦拭干净，并用丙酮或加洗衣粉的开水及时清洗。特别是加入了固化剂和促进剂后的树脂，如果不及时清洗，一旦树脂固化，再进行清洗将变得十分困难。

（2）往树脂中滴加红、白配方时，应先滴加红配方，搅拌均匀后再滴加白配方；盛装红、白配方的容器间应保持足够的距离，以防止容器泄漏致使二者直接混合后发生剧烈反应而引起火灾、爆炸。

（3）在制作表面光洁度要求很高的制品时，可在模具上先涂刷一层胶衣树脂。因胶衣树脂有触变性，使用时要充分搅拌，且涂层厚度应控制在0.25～0.4mm。当胶衣层开始凝胶时，立即糊制玻璃钢，待完全固化后脱模。使用胶衣树脂时，还应防止胶衣层和玻璃钢之间有污染或渗进小气泡。

（4）铺糊施工过程中必须精心操作。糊制前，先要检查模具是否漏涂；在有胶衣层时，则要检查胶衣层是否凝胶（要达到软而不粘手）等。检查合格后再开始铺糊，要先刷胶，然后铺玻纤毡、玻纤布等增强材料，并用压辊对其不断进行辊压，直至把气泡赶净，并确保增强材料紧紧贴服在树脂上，且树脂在增强材料上均匀分布，直至达到设计厚度。

（5）糊制有嵌件的制品时，金属嵌件必须经过酸洗、去油才能保证和制品牢固粘结。为了使金属嵌件的几何位置准确，需要先在模具上定位。

（6）在模具表面及手糊玻璃钢外表面均使用了一层米拉薄膜，两张薄膜表面必须平整，薄膜和纤维材料结合处必须有足够量的树脂，否则会导致制品内、外表面出现凹坑、皱褶等质量缺陷。如果制品手糊完成后外表面没有覆盖米拉薄膜，则由于空气的阻聚作用可能导致树脂表面不能完全固化而表现出粘手现象。

（7）手糊制品常采用室温固化，但周期较长，特别在较低的环境温度下，达到使用要求所需要的固化时间更长。有时为了缩短固化周期，提高生产效率，可进行高温后固化处理，但高温后固化处理必须在室温固化一段时间（一般为24h）后方可进行。

（8）当制品固化到一定强度后方可进行脱模。本实验中，如果直接从模具上不能将制品取下，可采用破坏模具的方式进行脱模。但操作过程中应注意不要损坏制品的内外表面，不能直接用锤子等工具用力敲砸制品。

（9）当发现糊制的制品有缺胶等缺陷时，应在制品固化后将有质量缺陷的部分打磨拉毛，然后再进行手工糊制修复，

4.1.3.7 思考题

（1）手糊成型操作过程中的关键点有哪些？

（2）如果手糊完成后没有在制品最外层使用米拉薄膜，可能会出现什么现象？为什么？为防止此现象发生，除了使用米拉薄膜外，有无其他方法？

（3）手糊成型工艺的优缺点分别有哪些？

（4）对于有质量缺陷的手糊制品，如何进行修复？

4.1.3.8 预习要求

（1）熟悉玻璃钢手糊成型工艺的过程。

（2）熟悉玻璃钢的基本组分及各组分的作用。

（3）了解影响玻璃钢制品质量的因素。

（4）了解手糊成型工艺的优缺点。

4.1.3.9 附注：玻璃钢其他常见的成型工艺

（1）缠绕成型

所谓缠绕成型，是将树脂及固化剂、促进剂混合均匀后盛装在浸胶槽中，连续纤维（或布带、预浸纱）在经过浸胶槽时被树脂浸润，然后经过绕丝嘴按照一定的规律缠绕到芯模上。随着芯模的不断旋转，浸胶纤维便被不断地缠绕到芯模上。芯模快速旋转时，如果绕丝嘴沿垂直地面方向缓慢地上下移动，则可实现环向缠绕；如果绕丝嘴以一定的角度移动，则可实现螺旋缠绕。经过往返缠绕直至达到设计的厚度，然后经固化、脱模，便获得中空制品。

缠绕成型主要用于成型玻璃钢管道、储罐等中空容器。

（2）模压成型

所谓模压成型，是先将树脂糊及增强材料预制成模压料（SMC、BMC），然后将一定量的SMC、BMC片材放入预热的模具内并施加较高的压力，在一定的压力和温度下使模压料进一步固化。模压完毕，冷却至室温后再从模具内取出制品，然后进行必要的辅助加工即得产品。、

（3）离心浇铸成型

所谓离心浇铸成型，是将定量的液态树脂、短切增强纤维、填充料等放在旋转的桶状模具中，使其绕单轴高速旋转，物料在离心力的作用下被散射在模腔的内壁上，与此同时，物料又通过加热等方式而发生熟化，随后视需要经过冷却或不冷却即能取得制品。

离心浇铸成型主要用于成型管状或空心筒状制品，但所得制品力学性能较缠绕成型所得制品要差。

（4）喷射成型

所谓喷射成型，是利用喷枪将加有固化剂和促进剂的树脂喷射到模具上，与此同时，增强纤维被喷枪中的气动滚轮上的刀片切割成短切纤维并同时被喷射到模具上，树脂和短切纤维在喷射到模具的进程中发生混合，最终在模具上形成玻璃钢制品。

喷射成型生产效率较手糊成型要高，但由于成型过程中使用的是短切纤维，且成型压力较低，因此所得制品力学性能较差。工业生产中，一般可用此法生产制品内衬，用来提高制品的防腐防渗能力，而在其外面再手糊或缠绕结构层，确保制品具有足够高的强度。

（5）拉挤成型

所谓拉挤成型，是指玻璃纤维粗纱或其织物在拉挤设备牵引力的作用下，在浸胶槽充分浸润后，由一系列预成型模板合理导向得到初步的定型，最后进入被加热了的金属模具，成为型材形状的增强材料在模具中发生固化形成最终的制品。

拉挤成型主要用于成型U形、I形、工字形、矩形等玻璃钢制品。

（6）RTM成型

所谓RTM成型，即树脂传递模塑工艺，是在金属或复合材料制成的闭合模具中铺放干的玻纤增强材料预成型体，然后将树脂和催化剂按照一定比例计量并充分混合，再采用注射设备在较低的压力下通过注射口注入模腔中浸透玻纤增强材料，然后固化、脱模得到成型制品。

RTM成型为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康，特别适用于制造两面光的玻璃钢制品。