玻璃钢原材料

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玻 璃 钢 原 材 料

一、 概述

玻璃钢诞生至今已有60多年历史，从简单的手糊制作发展成为今天的微机控制操作。产品性

能各异，种类繁多，遍及我们生活的各个角落。

二、 玻璃钢的原材料

一）、玻璃纤维

1、玻璃纤维是以玻璃为原料，在高温熔融状态下拉丝而成。其直径一般为0.5-30微米，表面

经过偶联剂处理，提高了和树脂的粘结力。在玻璃钢中是增强材料，主要提供强度。

2、分类、性能及制品

按化学成分分为无碱、中碱、高碱玻璃纤维。分别用E、C、A表示。E玻强度高，耐碱、耐水、

耐热性、电绝缘性好，耐酸性差些；C玻A玻耐酸性较好，但其它性能不如E玻。玻璃纤维的

比重大约2.5，我公司用的表面毡、短切毡、缠绕纱、无碱布，都属于E玻。少部分玻纤布属

中碱布。玻纤制品不能受潮，玻纤纱不能横放或挤压，堆高小于7层。

常见制品――

1）、缠绕纱

其按生产工艺方式分为直接纱和间接纱（合股纱），。

型号常有1200Tex 、2400Tex、4800 Tex。Tex：指1000米单股纱克重。我公司常用2400 Tex。

2）、短切毡：有50-70mm短纤维粘结而成。常见规格300g/㎡、450 g/㎡。

3）、针织毡：常见规格380g/㎡、450 g/㎡。

4）、玻纤布：玻璃纤维表面毡特有的生产工艺,决定其具有表面平整纤维分散均匀,手感柔顺,

透气性好,树脂浸透速度快等特点.表面毡应用于玻璃钢制品,良好的透气性能使树脂快速渗透,

彻底消除气泡和白渍现象,它良好的伏模性适合任何形状复杂的产品和模制品表面,能掩盖布

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纹,提高表面光洁度和防渗漏性,同时增强层间剪切强度和表面韧性,提高产品的耐腐蚀性和耐

侯性,是制造高质量玻璃钢模具及制品的必需用品. 产品适用于玻璃钢手糊成型，缠绕成型，

拉挤型材，连续平板，真空吸附成型等工艺。

分中碱布―――0.2：180 g/㎡；0.4：360 g/㎡

无碱布―――0.4：400 g/㎡；0.6：570 g/㎡等。

5）、表面毡：玻璃纤维表面毡特有的生产工艺,决定其具有表面平整纤维分散均匀,手感柔顺,

透气性好,树脂浸透速度快等特点.表面毡应用于玻璃钢制品,良好的透气性能使树脂快速渗透,

彻底消除气泡和白渍现象,它良好的伏模性适合任何形状复杂的产品和模制品表面,能掩盖布

纹,提高表面光洁度和防渗漏性,同时增强层间剪切强度和表面韧性,提高产品的耐腐蚀性和耐

侯性,是制造高质量玻璃钢模具及制品的必需用品. 产品适用于玻璃钢手糊成型，缠绕成型，

拉挤型材，连续平板，真空吸附成型等工艺。

规格：30 g/㎡，50 g/㎡等。

表面毡、针织毡、短切毡一般用在制品的内层，通过增加树脂含量，达到防腐、防渗作用。

二）、树脂

树脂是玻璃钢中的基体材料，其作用是在纤维间传递力载荷，它决定玻璃钢的耐热、耐腐蚀、

耐老化性能。树脂分为热塑性和热固性树脂两种。常用的玻璃钢是热固性树脂生产的。所谓热

固性树脂是指固化后形成不溶、不熔物，温度过高则分解破坏。常用有不饱和聚脂树脂、环氧

树脂、酚醛树脂。这里主要介绍不饱和聚脂树脂。

1、不饱和聚脂树脂的分类

不饱和聚脂树脂的分类通常分为通用型、耐热型、耐化学腐蚀型、光稳型、自熄型及纫性型。

按化学成分又分为邻苯型、间苯型、双酚A型、乙烯基型。

常用牌号中，192N、P65－901，191、189、886都属于邻苯型树脂，多用于结构层制作；2028、

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972属于间苯型，既可作内衬也可作结构层用；9503为对苯型；3301、197、382、941属于双

酚A型，用于内衬制作，用于耐化学腐蚀要求高的地方；470、430、、590、3201、MFE-2、W2-1

属于乙烯基型或改良型树脂，用于耐化学腐蚀、耐温要求更高的场合；2028、382、976A属于

食品级树脂，用于制作输送或存放自来水或食品的玻璃钢管道或容器。X-41属于二甲苯型树

脂，用于内衬制作。

2、不饱和聚脂树脂的固化

聚脂树脂中含有一定比例的交联剂，常用苯乙烯，它也相当于溶剂，在树脂中加入引发剂（也

叫催化剂、固化剂）和促进剂，使树脂在常温下固化。固化特征表现为树脂从粘稠状 凝

胶 不溶不熔的固体，同时伴有发热现象。

常用引发剂：过氧化甲乙酮、过氧化环已酮，一般用量小于4％；

促 进 剂：萘酸钴、环烷酸钴，用量小于4％；NN－二甲基苯胺，10％苯乙烯溶液的用量小

于2％。

三）、辅助材料

着色剂（如颜料糊），耐磨剂（石英粉，金刚粉等），阻燃剂（卤化物）、增加刚度的加石英砂、

抗静电剂（石墨）等。

玻璃纤维

glass fiber

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用熔融玻璃制成的极细的纤维，绝缘性、耐热性、抗腐蚀性好，机械强度高。用做绝缘材

料和玻璃钢的原料等。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glass fiber或fiberglass 。

成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为

原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从 几

个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都有数百根甚至上

千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广

泛应用于国民经济各个领域。

玻璃纤维之特性：

玻璃一般人之观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度

大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随

其直径变小其强度增高。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之使用远

较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先其特性列举如下：

(1)拉伸强度高，伸长小(3%)。

(2)弹性系数高，刚性佳。

(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。

(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。

(5)吸水性小。

(6)尺度安定性，耐热性均佳。

(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。

(8)透明可透过光线.

(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。

(10)价格便宜。

玻璃纤维的分类：

玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻璃成分，可分为无碱、

耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和抗碱玻璃纤维等。

生产玻璃纤维的主要原料是：石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、

芒硝、萤石等。生产方法大致分两类：一类是将熔融玻璃直接制成纤维；一类是将熔融玻璃先

制成直径20mm的玻璃球或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径为 3～80μm的甚细纤维。通

过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长的纤维，称为连续玻璃纤维，通称长纤维。通过辊筒

或气流制成的非连续纤维,称为定长玻璃纤维,通称短纤维。借离心力或高速气流制成的细、短、

絮状纤维，称为玻璃棉。玻璃纤维经加工，可制成多种形态的制品，如纱、无捻粗纱、短切原

丝、布、带、毡、板、管等。

玻璃纤维按组成、性质和用途，分为不同的级别。按标准级规定(见表)，E级玻璃纤维使用

最普遍，广泛用于电绝缘材料；S级为特殊纤维，虽然产量小，但很重要，因具有超强度，主要

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用于军事防御，如防弹箱等；C级比E级更具耐化学性，用于电池隔离板、化学滤毒器；A级为

碱性玻璃纤维,用于生产增强材料。

玻璃纤维 - 主要成分 其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化

钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0％～2％，属铝硼硅酸盐玻璃）、

中碱玻璃纤维（氧化钠8％～12％,属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化

钠13％以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。

玻璃纤维 - 特性,原料及其应用玻璃纤维比有机纤维耐温高,不燃,抗腐，隔热、隔音性好

(特别是玻璃棉)，抗拉强度高，电绝缘性好（如无碱玻璃纤维）。但性脆，耐磨性较差。玻璃

纤维主要用作电绝缘材料，工业过滤材料，防腐、 防潮、 隔热、隔音、减震材料。还可作为

增强材料，用来制造增强塑料（见彩图）或增强橡胶、增强石膏和增强水泥等制品。用有机材

料被覆玻璃纤维可提高其柔韧性，用以制成包装布、窗纱、贴墙布、覆盖布、防护服和绝电、

隔音材料。

生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。目前国际上已经商品化的纤维用的玻

璃成分如下：

1、E-玻璃 亦称无碱玻璃，是一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻

璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生

产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。

2、C-玻璃 亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，

机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而

我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产

品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻

璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为

其价格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。

3、高强玻璃纤维 其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤

抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。用它们生产的玻璃钢制品

多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。但是由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推

广，全世界产量也就几千吨左右。

4、AR玻璃纤维 亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制的。

5、A玻璃 亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻璃

纤维。

6、E-CR玻璃 是一种改进的无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维，其耐水性

比无碱玻纤改善7～8倍，耐酸性比中碱玻纤也优越不少，是专为地下管道、贮罐等开发的新品

种。

7、D玻璃 亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。

除了以上的玻璃纤维成分以外，近年来还出现一种新的无碱玻璃纤维，它完全不含硼，从

而减轻环境污染，但其电绝缘性能及机械性能都与传统的E玻璃相似。另外还有一种双玻璃成

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分的玻璃纤维，已用在生产玻璃棉中，据称在作玻璃钢增强材料方面也有潜力。此外还有无氟

玻璃纤维，是为环保要求而开发出来的改进型无碱玻璃纤维。

玻璃纤维制品品种与用途

1、无捻粗纱

无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。无捻粗纱按玻璃成分可划分为：无碱玻璃

无捻粗纱和中碱玻璃无捻粗纱。生产玻璃粗纱所用玻纤直径从12～23μm。无捻粗纱的号数从1

50号到9600号（tex）。无捻粗纱可直接用于某些复合材料工艺成型方法中，如缠绕、拉挤工

艺，因其张力均匀，也可织成无捻粗纱织物，在某些用途中还将无捻粗纱进一步短切。

（1）喷射用无捻粗纱 适合于玻璃钢喷射成型使用的无捻粗纱要具备如下性能：①良好的

切割性，在连续高速切割时产生的静电少；②无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高，也即分

束率高，通常要求90%以上；③短切后的原丝具有优良的覆模性，可覆盖在模具的各个角落；④

树脂浸透快，易于被辊子辊平并易于驱赶气泡；⑤原丝筒退解性能好，粗纱线密度均匀，适合

于各种喷枪及纤维输送系统。喷射用无捻粗纱都是由多股原丝络制而成，每股原丝含200根玻

纤单丝。

（2）SMC用无捻粗纱 SMC即片状模塑料，主要用于压制汽车部件、浴缸、水箱板、净化槽、

各种座椅等。SMC用无捻粗纱在制造SMC片材时要切成lin(25mm)的长度，分散在树脂糊中，因

此对SMC用无捻粗纱的要求是短切性好，毛丝少，抗静电性优良，在切割时短切丝不会粘附在

刀辊上。对着色的SMC而言，无捻粗纱要在高颜料含量的树脂糊中被树脂浸透。通常SMC无捻

粗纱一般为2400tex，少数情况下也有用4800tex的。

（3）缠绕用无捻粗纱 缠绕法用于制造各种口径的玻璃钢管、贮罐等。缠绕用无捻粗纱的

号数从1200号到9600号，缠绕大型管道及贮罐多倾向于直接无捻粗纱，如4800tex的直接无

捻粗纱。对缠绕用无捻粗纱的要求如下：①成带性好，呈扁带状；②无捻粗纱退解性好，在从

纱筒退解时不脱圈，不形成"鸟巢"状乱丝；③张力均匀，无悬垂现象；④线密度均匀，一般须

小于±7%；⑤无捻粗纱浸透性好，从树脂槽通过时易为树脂润湿及浸透。

（4）拉挤用无捻粗纱 拉挤用于制造断面一致的各种型材，其特点是玻纤含量高，单向强

度大。拉挤用无捻粗纱可以是多股原丝并合的也可以是直接的无捻粗纱，其线密度范围为1100

号到4400号。各种性能要求与缠绕无捻粗纱大体相同。

（5）织造用无捻粗纱 无捻粗纱的一个重要用途是织造各种厚度的方格布或单向无捻粗纱

织物，它们大多用于手糊玻璃钢成型工艺中。对强造用无捻粗纱有如下要求：①良好的耐磨性；

②良好的成带性；③织造用无捻粗纱在织造前需经强制烘干；④无捻粗纱张力均匀，悬垂度应

符合一定标准；⑤无捻粗纱退解性好；⑥无捻粗纱浸透性好。

（6）预型体用无捻粗纱 在预型体工艺中，无捻粗纱被短切并喷附在预定形状的网上，同

时喷少量树脂使纤维网固定成形，然后将成形的纤维网片移入金属模具中，注入树脂热压成形，

即得制品。对于这种工艺的无捻粗纱的性能要求与对喷射无捻粗纱的要求基本相同。

2、无捻粗纱织物（方格布）

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方格布是无捻粗纱平纹织物，是手糊玻璃钢重要基材。方格布的强度主要在织物的经纬方

向上，对于要求经向或纬向强度高的场合，也可以织成单向方格布，它可以在经向或纬向布置

较多的无捻粗纱。

对方格布的质量要求如下：①织物均匀，布边平直，布面平整呈席状，无污渍、起毛、折

痕、皱纹等；②经、纬密，面积重量，布幅及卷长均符合标准；③卷绕在牢固的纸芯上，卷绕

整齐；④迅速、良好的树脂透性；⑤织物制成的层合材料的干、湿态机械强度均应达到要求。

用方格布铺敷成型的复合材料其特点是层间剪切强度低，耐压和疲劳强度差。

3、玻璃纤维毡片

（1）短切原丝毡 将玻璃原丝（有时也用无捻粗纱）切割成50mm长，将其随机但均匀地铺

陈在网带上，随后施以乳液粘结剂或撒布上粉末结剂经加热固化后粘结成短切原丝毡。短切毡

主要用于手糊、连续制板和对模模压和SMC工艺中。对短切原丝毡的质量要求如下：①沿宽度

方向面积质量均匀；②短切原丝在毡面中分布均匀，无大孔眼形成，粘结剂分布均匀；③具有

适中的干毡强度；④优良的树脂浸润及浸透性。

（2）连续原丝毡 将拉丝过程中形成的玻璃原丝或从原丝筒中退解出来的连续原丝呈8字

形铺敷在连续移动网带上，经粉末粘结剂粘合而成。连续玻纤原丝毡中纤维是连续的，故其对

复合材料的增强效果较短切毡好。主要用在拉挤法、RTM法、压力袋法及玻璃毡增强热塑料（G

MT）等工艺中。

（3）表面毡 玻璃钢制品通常需要形成富有树脂层，这一般是用中碱玻璃表面毡来实现。

这类毡由于采用中碱玻璃（C）制成，故赋予玻璃钢耐化学性特别是耐酸性，同时因为毡薄、玻

纤直径较细之故，还可吸收较多树脂形成富树脂层，遮住了玻璃纤维增强材料（如方格布）的

纹路，起到表面修饰作用。

（4）针刺毡 针刺毡或分为短切纤维针刺毡和连续原丝针刺毡。短切纤维针刺毡是将玻纤

粗纱短切成50mm，随机铺放在预先放置在传送带上的底材上，然后用带倒钩的针进行针刺，针

将短切纤维刺进底材中，而钩针又将一些纤维向上带起形成三维结构。所用底材可以是玻璃纤

维或其它纤维的稀织物，这种针刺毡有绒毛感。其主要用途包括用作隔热隔声材料、衬热材料、

过滤材料，也可用在玻璃钢生产中，但所制玻璃钢强度较低，使用范围有限。另一类连续原丝

针刺毡，是将连续玻璃原丝用抛丝装置随机抛在连续网带上，经针板针刺，形成纤维相互勾连

的三维结构的毡。这种毡主要用于玻璃纤维增强热塑料可冲压片材的生产。

（5）缝合毡 短切玻璃纤维从50mm乃至60cm长均可用缝编机将其缝合成短切纤维或长纤

维毡，前者可在若干用途方面代替传统的粘结剂粘结的短切毡，后者则在一定程度上代替连续

原丝毡。它们的共同优点是不含粘结剂，避免了生产过程的污染，同时浸透性能好，价格较低。

4、短切原丝和磨碎纤维

（1）短切原丝 短切原丝分干法短切原丝及湿法短切原丝。前者用在增强塑料生产中，而

后者则用于造纸。用于玻璃钢的短切原丝又分为增强热固性树脂（BMC）用短切原丝和增强热塑

性树脂用短切原丝两大类。对增强热塑性塑料用短切原丝的要求是用无碱玻璃纤维，强度高及

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电绝缘性好，短切原丝集束性好、流动性好、白度较高。增强热固性塑料短切原丝要求集束性

好，易为树脂很快浸透，具有很好的机械强度及电气性能。

（2）磨碎纤维 磨碎纤维系由锤磨机或球磨机将短切纤维磨碎而成。磨碎纤维主要在增强

反应注射工艺（RRIM）中用作增强材料，在制造浇铸制品、模具等制品时用作树脂的填料用以

改善表面裂纹现象，降低模塑收缩率，也可用作增强材料。

5、玻璃纤维织物

以下介绍的是以玻璃纤维纱线织造的各种玻璃纤维织物。

（1）玻璃布我国生产的玻璃布，分为无碱和中碱两类，国外大多数是无碱玻璃布。玻璃布

主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等。中碱玻

璃布主要用于生产涂塑包装布，以及用于耐腐蚀场合。织物的特性由纤维性能、经纬密度、纱

线结构和织纹所决定。经纬密度又由纱结构和织纹决定。经纬密加上纱结构，就决定了织物的

物理性质，如重量、厚度和断裂强度等。有五种基本的织纹：平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹。

（2）玻璃带 玻璃带分为有织边带和无织边带（毛边带）主要织防腐是平纹。玻璃带常用

于制造高强度、介电性能好的电气设备零部件。

（3）单向织物 单向织物是一种粗经纱和细纬纱织成的四经破缎纹或长轴缎纹织物。其特

点是在经纱主向上具有高强度。

（4）立体织物立体织物是相对平面织物而言，其结构特征从一维二维发展到了三维，从而

使以此为增强体的复合材料具有良好的整体性和仿形性，大大提高了复合材料的层间剪切强度

和抗损伤容限。它是随着航天、航空、兵器、船舶等部门的特殊需求发展起来的，目前其应用

已拓展至汽车、体育运动器材、医疗器械等部门。主要有五类：机织三维织物、针织三维织物、

正交及非正交非织造三维织物、三维编织织物和其它形式的三维织物。立体织物的形状有块状、

柱状、管状、空心截锥体及变厚度异形截面等。

（5）异形织物 异形织物的形状和它所要增强的制品的形状非常相似，必须在专用的织机

上织造。对称形状的异形织物有：圆盖、锥体、帽、哑铃形织物等，还可以制成箱、船壳等不

对称形状。

（6）槽芯织物 槽芯织物是由两层平行的织物，用纵向的竖条连接起来所组成的织物，其

横截面形状可以是三角形或矩形。

（7）玻璃纤维缝编织物 亦称为针织毡或编织毡，它既不同于普通的织物，也不同于通常

意义的毡。最典型的缝编织物是一层经纱与一层纬纱重叠在一起，通过缝编将经纱与纬纱编织

在一起成为织物。缝编织物的优点如下：①它可以增加玻璃钢层合制品的极限抗张强度，张力

下的抗脱层强度以及抗弯强度；②减轻玻璃钢制品的重量；③表面平整使玻璃钢表面光滑；④

简化手糊操作，提高劳动生产率。这种增强材料可以在拉挤法玻璃钢及RTM中代替连续原丝毡，

还可以在离心法玻璃钢管生产中取代方格布。

6、组合玻璃纤维增强材料

70年代以来，出现了把短切原丝毡、连续原丝毡、无捻粗纱织物和无捻粗纱等，按一定的

顺序组合起来的增强材料，大体有以下几种：

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（1）短切原丝毡+无捻粗纱织物

（2）短切原丝毡+无捻粗纱布+短切原丝毡

（3）短切原丝毡+连续原丝毡+短切原丝毡

（4）短切原比毡+随机无捻粗纱

（5）短切原丝毡或布+单向碳纤维

（6）短切原丝+表面毡

（7）玻璃布+单向无捻粗纱或玻璃细棒+玻璃布

7、玻璃纤维湿法毡

玻璃纤维无纺布系列产品起源于欧洲，后引入美国、日本、中国等国家。我国先后建立几

条大型生产线，主要技术来自于德国技术如常州的中兴天马、陕西华特。

目前，国内玻璃纤维湿法毡主要分类：

（1）屋面毡 用于改性沥青防水卷材、彩色沥青瓦等防水材料的基材；

（2）管道毡 用于石油、天然气管道的包覆，与沥青结合防止地下管道腐蚀；

（3）表面毡 玻璃钢制品的塑形和表面抛光；

（4）贴面毡 用于墙面和天花板，可以防止涂料的开裂、橘皮，多用于装饰大型会议室、

高档酒店；

（5）地板毡 用作PVC地板的基材；

（6）地毯毡 用作方块地毯的基材；

（7）覆铜板毡 贴附于覆铜板可增强其冲、钻性能；

（8）蓄电池隔板毡 用作铝酸蓄电池隔板毡的基材；

不饱和聚酯树脂

一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键

的线型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是在190～220℃进行,直至达到预期的酸值(或粘

度)，在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物

溶液称之为不饱和聚酯树脂。

化工原料的一种，常用于物体表面加厚、固化，使用时如同刷油漆一般，层层加叠，固化

过程释放苯乙烯等有害气体。

不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，它是由饱和二元酸、不饱和二元酸和二元

醇缩聚而成的线形聚合物，经过交联单体或活性溶剂稀释形成的具有一定黏度的树脂溶液，简

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称UP。

不饱和聚酯树脂性能特点：

1.工艺性能优良。这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化，常压下成型，工

艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。

2.固化后树脂综合性能好。力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂。耐腐蚀性，

电性能和阻燃性可以通过选择适当牌号的树脂来满足要求，树脂颜色浅，可以制成透明制品。

3.品种多，适应广泛，价格较低。

4.缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短，含苯乙烯，有刺激性气体，长期接触对身体健

康不利。

不饱各聚酯树脂的物理和化学性质

1、物理性质 不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11～1.20左右，固化时体积收缩率较大，固

化树脂的一些物理性质如下：

⑴耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50～60℃，一些耐热性好的树脂则

可达120℃。红热膨胀系数α1为（130～150）×10-6℃。

⑵力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。

⑶耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，

同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。

⑷介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。

2、化学性质 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯

链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。

主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态

转变成不溶、不熔状态。

主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可

以大大地降低水解反应的发生。

在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质

中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。

聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物[例如MgO，CaO，Ca(OH)2等]反应，

使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.1～1.0Pa·s

粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pa·s以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似

凝胶状物。树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性

不饱和聚酯树脂结构与性能的关系

迄今，国内外用作复合材料基体的不饱和聚酯（树脂）基体基本上是邻苯二甲酸型（简称

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邻苯型）、间苯二甲酸型（简称间苯型）、双酚A型和乙烯基酯型、卤代不饱和聚酯树脂等。

1、 邻苯型不饱和聚酯和间苯型不饱和聚酯

邻苯二甲酸和间苯二甲酸互为异构体，由它们合成的不饱和聚酯分子链分别为邻苯型和间

苯型，虽然它们的分子链化学结构相似，但间苯型不饱和聚酯和邻苯型不饱和聚酯相比，具有

下述一些特性：①用间苯型二甲酸可以制得较高分子量的间苯二甲酸不饱和致辞酯，使固化制

品有较好的力学性能、坚韧性、耐热性和耐腐蚀性能；②间苯二甲酸聚酯的纯度度，树脂中不

残留有间苯二甲酸和低分子量间苯二甲酸酯杂质；③间苯二甲酸聚酯分子链上的酯键受到间苯

二甲酸立体位阻效应的保护，邻苯二甲酸聚酯分子链上的酯键更易受到水和其它各种腐蚀介质

的侵袭，用间苯二甲酸聚酯树脂制得的玻璃纤维增强塑料在71℃饱和氯化钠溶液中浸泡一年后

仍具有相当高的性能。

2、 双酚A型不饱和聚酯

双酚A型不饱和聚酯与邻苯型不饱和聚酸及间苯型不饱和聚酯大分子链的化学结构相比，

分子链中易被水解遭受破坏的酯键间的间距增大，从而降低了酯键密度；双酚A不饱和聚酯与

苯乙烯等交联剂共聚固化后的空间效应大，对酯基起屏蔽保护作用，阻碍了酯键的水解；而在

分子结构中的新戊基，连接着两个苯环，保持了化学瓜的稳定性，所以这类树脂有较好的耐酸、

耐碱及耐水解性能。

3、 乙烯基树脂

乙烯基树脂又称为环氧丙烯酸树脂，是60年代发展起来的一类新型树脂，其特点是聚合物

中具有端基不饱和双键。

乙烯基树脂具有较好的综合性能：①由于不饱和双键位于聚合物分子链的端部，双键非常

活泼，固化时不受空间障碍的影响，可在有机过氧化物引发下，通过相邻分子链间进行交联固

化，也可与单体苯乙烯其聚固化；②树脂链中的R基团可以屏蔽酯键，提高酯键的耐化学性能

和耐水解稳定性；③乙烯基树脂中，每单位相对分子质量中的酯键比普通不饱和聚酯中少35%～

50%左右，这样就提高了该树脂在酸、碱溶液中的水解稳定性；④树脂链上的仲羟基与玻璃纤维

或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合材料的强度；⑤环氧树脂主链，它可以赋与乙烯基

树脂韧性，分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。

乙烯基树脂的品种和性能，随着所用原料的不同而有广泛的变化，可按复合材料对树脂性

能的要求设计分子结构。

4、 卤代不饱和聚酯

卤代不饱和聚酯是指由氯茵酸酐（HET酸酐）作为饱和二元酸（酐）合成得到的一种氯代不

饱和聚酯。

氯代不饱和聚酯树脂一直是当作具有优良自熄性能的树脂来使用的。但近年来研究表明氯

代不饱和聚酯树脂亦具有相当好的耐腐蚀性能，它在上些介质中耐腐蚀性能与双酚A不饱和聚

酯树脂和乙烯基树脂基本相当，而在某些例（例如湿氯）中的耐腐蚀性能则优于乙烯基树脂和

双酚A不饱和聚酯树脂。

热湿氯在不饱和聚酯树脂接触后会发生反应而产生氯代的不饱和聚酯树脂或称"氯奶油"。

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由双酚A不饱和聚酯 树脂和乙烯基酯树脂产生"氯奶油"性状柔软，湿氯可以通过该"氯奶油"层

进一步（腐蚀）渗透，但由氯代不饱和聚酯产生"氯奶油"性状坚硬，可以阻止湿氯的进一步（腐

蚀）渗透。

不饱和聚酯树脂的固化机理

不饱和聚酯树脂的固化机理

1.1 从游离基聚合的化学动力学角度分析

UPR的固化属于自由基共聚合反应。固化反应具有链引发、链增长、链终止、链转移四个游

离基反应的特点。

链引发——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。

链增长——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。

链终止——两个游离基结合，终止了增长着的聚合链。

链转移——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。

1.2 不饱和聚酯树脂固化过程中分子结构的变化

UPR的固化过程是UPR分子链中的不饱和双键与交联单体（通常为苯乙烯）的双键发生交联

聚合反应，由线型长链分子形成三维立体网络结构的过程。在这一固化过程中，存在三种可能

发生的化学反应，即

1、苯乙烯与聚酯分子之间的反应；

2、苯乙烯与苯乙烯之间的反应；

3、聚酯分子与聚酯分子之间的反应。

对于这三种反应的发生，已为各种实验所证实。

值得注意的是，在聚酯分子结构中有反式双键存在时，易发生第三种反应，也就是聚酯分

子与聚酯分子之间的反应，这种反应可以使分子之间结合的更紧密，因而可以提高树脂的各项

性能。

1.3 不饱和树脂固化过程的表观特征变化

不饱和聚酯树脂的固化过程可分为三个阶段，分别是：

1、凝胶阶段（A阶段）：从加入固化剂、促进剂以后算起，直到树脂凝结成胶冻状而失去流

动性的阶段。该结段中，树脂能熔融，并可溶于某些溶剂（如乙醇、丙酮等）中。这一阶段大

约需要几分钟至几十分钟。

2、硬化阶段（B阶段）：从树脂凝胶以后算起，直到变成具有足够硬度，达到基本不粘手状

态的阶段。该阶段中，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。这一阶段大约需要几十分钟至几小时。

3、熟化阶段（C阶段）：在室温下放置，从硬化以后算起，达到制品要求硬度，具有稳定的

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物理与化学性能可供使用的阶段。该阶段中，树脂既不溶解也不熔融。我们通常所指的后期固

化就是指这个阶段。这个结段通常是一个很漫长的过程。通常需要几天或几星期甚至更长的时

间。

1.4影响树脂固化程度的因素

不饱和聚酯树脂的固化是线性大分子通过交联剂的作用，形成体型立体网络过程，但是固

化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度很难达到

完全。其原因在于固化反应的后期，体系粘度急剧增加而使分了扩散受到阻碍的缘故。一般只

能根据材料性能趋于稳定时，便认为是固化完全了。树脂的固化程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、化学性能得到充分发挥。（有人做过实验，对U

PR树脂固化后的不同阶段进行物理性能测试，结果表明，其弯曲强度随着时间的增长而不段增

长，一直到一年后才趋于稳定。而实际上，对于已经投入使用的玻璃钢制品，一年以后，由于

热、光等老化以及介质的腐蚀等作用，机械性能又开始逐渐下降了。）

影响固化度的因素有很多，树脂本身的组分，引发剂、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。

不饱和聚酯树脂粘度测定方法

本标准适用于旋转粘度计测定液体不饱和聚酯树脂的绝对粘度。

1 试样

1.1 均匀、无气泡、无杂质。

1.2 数量能满足粘度计测定需要。

2 仪器和设备

2.1 旋转粘度计：转筒型或转子型。

2.2 恒温水浴：控制温度精度为

2.4 容器：应符合粘度计的要求。

2.5 秒表。

3 试验步骤

3.1 选择粘度计的转筒(子)及转速，使测定读数落在满刻度值的20%～90%，尽可能落在45

%～90%之间。

3.2 把试样装入容器，将温度调到25℃左右，然后把容器放入温度为

浴中(或将试样倒入粘度计的测定容器)，水浴

面应比试样面略高。

3.3 将粘度计转筒(子)垂直浸入试样中心，浸入深度应符合粘度计的规定，与此同时开始

计时。

3.4 在整个测定过程中，应将试样温度控制在℃，当转筒(子)浸入试样中达8min

℃的恒温水

℃。

℃。 2.3 温度计：测量范围0～50℃，最小分度值为

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时，开启马达，转筒旋转2min后读数。读数后

关闭马达，停留1min后再开启马达，旋转1min后第二次读数。

3.5 每测定一个试样后，应将粘度计转筒(子)等用溶剂清洗干净。

4 试验结果

4.1 每个试样测定二次，将读数按粘度计规定进行计算，以算术平均值表示，取三位有效

数字。

4.2 测定结果以帕·秒为单位。

5 试验报告

试验报告应包括下列内容：

a. 试样名称、牌号、编号；

b. 试样来源、送样日期；

c. 粘度计名称、型号规格、使用的转筒(子)号数及转速

d. 测试结果；

e. 测试人员、测试日期。

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