環氧樹脂在船舶機械安裝中的應用

靳帥

【摘 要】環氧樹脂具有高的熱固性和優異的耐磨性，其化學性能相對穩定，收縮率相對較小，更方便，更容易成型。此外，其材料使用成本低，在我國工程機械、航天等領域得到廣泛應用。

【關鍵詞】環氧樹脂；船舶機械安裝；應用

前言

環氧樹脂（EP）是一種集電絕緣、耐化學藥品、耐高溫、耐磨和低收縮率、高黏合性能于一體的樹脂材料，易加工成型，且成本低，在材料領域有著廣泛應用。環氧樹脂由于具有許多優異的物理機械性能，本身又含有活潑的環氧基和羥基官能團，因此很容易和其它材料相結合。環氧樹脂與特定的功能材料相結合，不僅能弱化或去除環氧樹脂本身存在的缺點，還能得到具有特定功能的環氧樹脂基復合材料，這些復合材料按照用途可以分為灌漿材料、膠黏劑、功能涂料、封裝材料等。

1 環氧樹脂概述

環氧樹脂是分子中帶有兩個或兩個以上環氧基低分子量物質及其交聯固化產物的總稱，其最重要一類是雙酚A型環氧樹脂。因其原材料易得，成本低，產量比例約占世界環氧樹脂使用量80%以上，故也稱作通用型環氧樹脂。環氧樹脂，與酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂，被稱為三大通用型熱固性樹脂。環氧樹脂具有良好的工藝操作和黏結特性，力學性能和電氣性能俱佳、尺寸穩定性好，并具有極佳的耐候性和耐溫性。環氧樹脂用途廣泛，可用于涂料、膠黏劑、封裝料、工程塑料、復合材料和建筑材料等領域。特別是在電子電器行業產品灌封、澆注等密封工藝上有很廣泛應用。

2 環氧樹脂的研究現狀以及未來發展趨勢

2.1 橡膠改性環氧樹脂

橡膠彈性體改性環氧樹脂是較為傳統的一類方式，橡膠的活性官能團會和環氧樹脂內的環氧基產生反應，還會把柔性橡膠鏈放置到環氧樹脂的三維網絡空間結構之中，改變了環氧樹脂的韌性程度。丁腈橡膠含量提升，其樣品的斷裂伸長率會提高，但是其自身的力學性能會產生較為明顯的下降趨勢，這就說明丁腈橡膠具有一定的增韌性能。

2.2 液晶聚合物增韌改性環氧樹脂

1990年，我國的相關學者已經開始了液晶聚合物增韌改性環氧樹脂的研究工作，開始嘗試使用液晶聚合物進行環氧樹脂改性的實驗工作。該種處理方式和橡膠的改性方式相比較具有一定的優勢，采用液晶的形式對環氧樹脂改性，不僅可以改變環氧樹脂的耐熱性能，同時還能增加其材質的韌性。液晶環氧樹脂體系所產生的固化反應帶有一定的加速效用，該種材質的使用可以明顯降低固化反應的時間，另外，當液晶環氧樹脂摻量提高，其相關體系的力學性能也會隨之提升，二者存在著一定的正比關系。如果液晶環氧樹脂添加量為7%，那么其沖擊強度以及彎曲的強度會比改性前提升32%以及15%左右。合成了聯苯型聚氨酯，并將其用于增韌改性環氧樹脂，研究表明：聯苯型聚氨酯的加入使體系的沖擊強度、彎曲強度和拉伸強度等得到不同程度的提高，熱性能也得到改善。也有學者研究了不同分子量的液晶聚合物對環氧樹脂固化體系改性，發現固化物的力學性能和熱性能受液晶聚合物相對分子質量的影響，當液晶聚合物的n=6時，對環氧樹脂的綜合改性效果最好。王曉博首先合成了丁二醇酯液晶和一縮二乙二醇酯液晶兩類液晶，并研究了這兩種液晶材料對環氧樹脂的增韌改性，結果表明兩種液晶增韌改性環氧樹脂體系的效果一致。

2.3 熱塑性樹脂增韌環氧樹脂

熱塑性樹脂如聚砜、聚碳酸酯等都具有較好的韌性、較高的模量和較好的耐熱性。熱塑性樹脂增韌環氧樹脂能改善固化物的韌性、模量、耐疲勞性、層間剪切強度、橫向拉伸特性和耐熱性。實驗表明，聚碳酸酯的加入沒有改變環氧樹脂的固化機理，但使環氧樹脂固化物的熱分解溫度和玻璃化轉變溫度降低。

3 環氧樹脂在船舶機械安裝中的應用

3.1 準備工作

第一，在主機基座的平面之上，前后各延伸出150毫米、左右各延伸出50毫米，對全部氧化皮、油漆等污物進行清理，之后在上面涂上一層防銹油，再將其保護好。第二，在主機基座的內側焊接上適當高度的扁鐵，其長度一定要控制好，應該超出主機底座前后各50毫米，之后要求主機底座的平面進行清潔，同時還應該涂油進行保養。第三，按照軸系水上校中工藝的要求，必須要考慮到樹脂墊在固化之后的收縮率為0.001mm/mm，主機墊的理論高度是40mm，在校中的過程中，主機的高度應該高于校中位移高度0.04mm，按照這樣的要求將主機精準的定位，使得主機的各項指標都滿足設計的要求，之后鉆主機的地腳孔，將雜物清除干凈，然后利用三防布將其遮蓋好，從而有效預防灰塵以及雜物的落入。第四，對主機的止推楔座按照設計圖紙的要求位置進行焊接，之后要將上面所存在的毛刺進行清理，還要將油污以及雜物等清理干凈。第五，按照主機的安裝圖當中的墊塊尺寸要求，精準的裝上泡沫或者海綿質地的模框，在主機基座地腳螺栓孔當中插入木塞，也可以插入海綿，在外表必須要涂上一層牛油或者專業的脫模劑。第六，在船東以及驗船師確認的軸系當中校中，在主機臂距差以及所需要澆筑的墊塊區域的清潔程度都已經滿足相關要求之后，可以開展擋板、淌板的焊接作業，同時應該利用密封膩子將擋板外側的縫隙堵塞嚴實，從而有效防止在樹脂澆注的過程中，樹脂材料溢出。第七，在實施澆注作業開展之前，應該檢查可以與樹脂墊塊相接觸的各個平面是否都已經涂上了脫模劑，當檢查工作完成之后，就可以等待正式澆注作業的實施。

3.2 攪拌與澆注

第一，在澆注作業正式開始之前，應該結合作業現場的溫度環境，將樹脂材料在不拆封的情況下放入到一個密封效果極好的容器當中實施加溫，使得材料的溫度可以被控制在30-40℃之間。第二，在船東以及驗船師檢查合格之后，將樹脂材料打開，之后在其中加入適量的固化劑，然后利用配有攪拌葉輪的可以實現速度調試的手提電鉆進行攪拌，在攪拌的過程中速度應該控制在500r/min，攪拌的時間應該是2-3分鐘，需要注意的是在攪拌的過程中一定要控制氣泡的形成。第三，在攪拌作業完成之后，就可以將已經攪拌好的樹脂材料注入到已經事先準備好的模框當中，在澆注的時候應該從每一墊塊的最低處開始，在澆注的時候，應該使得樹脂容器與擋板之間保持300mm的距離，以細條的狀態緩緩的在淌板上流淌，這樣就可以使得材料當中的氣泡完全排除，有效避免澆注作業開展的過程中夾雜進去一定的空氣，所以澆注作業一定要由經過專業技術培訓的技術人員來操作。第四，在完成澆注作業之后，要切實確保澆注口的位置上所具有的樹脂材料的高度應該高出墊塊20mm以上。第五，在實施澆注的過程中，應該首先在基座之上澆注出兩塊或者兩塊以上尺寸為50mm*50mm*40mm的試塊，等待墊塊完全固化之后利用試塊做硬度檢測，在檢測硬度的時候應該利用BarcoI硬度計，在檢測的過程中發現硬度超過了40就視為合格。第六，全環氧樹脂是一種在室溫之下就可以實現固化的混合物，如果發現溫度低于14℃，那么就應該對環境進行加溫處理，其最短的固化時間應該為：在14-17℃的環境中需要48小時；在18-20℃的環境中需要36小時；在溫度高于20℃的環境中需要24小時。

結束語

當前，研究人員開發的許多環氧樹脂復合材料只能在室內條件下才能取得較好的效果，在環境比較復雜的室外很難得到較好、較持久的效果。另外社會的進步對環氧樹脂復合材料的制備工藝也提出了更高的要求，綠色、低能耗的制備過程以及健康、無污染的制備原料都是未來的研究方向。

參考文獻：

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[2]魏濤，汪在芹，韓瑋，等.環氧樹脂灌漿材料的種類及其在工程中的應用[J].長江科學院院報，2017，26（7）：69-71.

（作者單位：啟東中遠海運海洋工程有限公司）