聚氨酯復合材料正逐漸替代以往長期被不飽和樹脂和環氧樹脂主導的應用領域，復合材料常用樹脂的優缺點
聚氨酯復合材料的優勢
使聚氨酯復材的工藝
1.R-RIM（反應注射成型）
標準的RIM不增強，增強的RIM按增強的材料不同分為R-RIM和S-RIM。
R-RIM（Reinforced Reaction Injection Moulding，增強反應注射成型）：以磨碎玻璃纖維等粉狀材料增強。
S-RIM（Structural Reaction Injection Moulding，結構反應注射成型）：以玻璃纖維織物、短切氈/連續氈、預成型料增強。
VFI（Variable Fiber Injection，可變纖維注射成型）：為克服SRIM預放氈和玻璃纖維加入量有限（玻璃纖維量增加，樹脂流動性下降，有小氣泡）的不足，德國、意大利開發了VFI，直接將玻璃纖維無捻粗紗短切分散進入混料腔，然后與聚氨酯一起注入模具，固化成型。與S-RIM工藝相比，VFI高密度制品性能更好。
2.LFI（長纖維注射成型）
LFI （Long fiber Injection，長纖維注射成型），主要用于生產對力學性能要求較低，但設計更為復雜的車內部件，如儀表盤、內飾板、車身底板等。
該工藝中，切割機從合股紗中切割出25-50毫米長的短切紗，輸入溫控模具。同時，含有異氰酸酯、多元醇和催化劑的混合物也被輸入模具。LFI能夠高效地生產出輕質高強的聚氨酯部件。
LFI是令人關注的可替代S-RIM的成型方法。LFI基本是一次作業，而S-RIM需要多道工序：準備玻纖氈，把氈鋪入模具，然后注入聚氨酯。由于LFI工藝中纖維和樹脂被同時輸入，成型時間更短。LFI比S-RIM達到更高的玻璃纖維加入量，還適用于更多的聚氨酯配方，能夠制得更輕的制品，性能更好。
汽車行業首先采用了LFI工藝制造的聚氨酯復合材料，用于結構和半結構板材，如車頂組件。據報道，一輛跑車的LFI聚氨酯車頂，比鋼制車頂輕20%，剛度比鋁車頂或其他玻璃鋼車頂高一倍多。
在農用和商業車行業，LFI聚氨酯復合材料用于拖拉機罩、重卡板材、推土機外車身板、公共汽車行李架等。
3．FCS（纖維噴射成型）
聚氨酯復合材料的FCS（纖維復合噴射）技術是一種新穎的解決方案?？蓱糜诖笮屠w維復合材料制品市場。典型應用是一般用途車輛（如公共汽車、拖拉機等）的車身部件和卡車的擋風板、駕駛室等，同時在建筑和基礎設施行業中也有很多潛在應用。
手糊法在復合材料制品生產中仍舊很普遍，手糊法的明顯優點是設備成本最低，能夠制造形狀非常復雜的制品。其缺點是人力成本很高，周期長，并且產品質量不穩定。此外，生產中所排放的苯乙烯對健康不利，為減少這一風險，需要額外增加運營成本。而纖維復合噴射技術在滿足制品制作要求的同時，可以一定程度避免手糊工藝中存在的不利因素，并且能夠得到品質優越的制品。
FCS工藝中采用的4組分混合頭提供了選用多種材料的可能性。例如，選擇不同的多元醇（最多達3種），就可在同一產品中兼容致密層和泡沫層。泡沫層可減輕產品重量，還可改善聲學性能。另一變異方法是使用兩種不同的多元醇和兩種異氰酸酯。換句話說，該系統可做成兩種完全不同的聚氨酯體系，例如產品外層是用脂族聚氨酯制成的耐紫外線皮層，而內層則是一般的聚氨酯。
Baypreg法
這是一種夾芯板的制造工藝。把紙蜂窩等芯材埋在兩層玻纖氈之間，用雙組份聚氨酯噴射浸漬，然后在閉合模具中壓塑并加熱固化。這種板材比其他夾芯產品更輕，因而對汽車等用途很有吸引力。典型用途有車身底板、行李倉底板、備胎罩、天窗板等。
Baypreg可用多種纖維材料如玻璃纖維、碳纖維或天然纖維增強。適用于各種壓塑工藝，與各類型的芯材相容，整個過程不使用溶劑。
Multitec法
這是更新的敞模噴射技術。經短切的玻璃纖維和快速固化的聚氨酯混合料中在室溫下被噴射入模，并在敞模中固化。
制造少量制件可以人工噴射，而大批量生產則可用機械手自動噴射。這種工藝典型的制品是水療設備、魚缸、淋浴盤、休閑車輛部件、拖拉機防護罩和翼子板等。
4．拉擠成型
在聚氨酯拉擠過程中，可以使用更多的增強纖維，使制品的強度大大提高。同時，由于聚氨酯本身優異的沖擊強度、拉伸強度和層間剪切強度，制品可制得更薄更輕。例如，可用更少的連續原絲氈，而用更多的無捻粗紗來制得更薄的工字梁，同時保持其縱向剛度不變，不但減輕了重量，還降低了成本。此外，聚氨酯拉擠材料的脆性更小，可用常規方式裝配而不開裂。
聚氨酯拉擠材料包括型材、桿件和板材，如梯子桿、工具柄、電線桿橫擔、電線桿、曲棍球桿、貨柜板材等。
聚氨酯拉擠材料最新的應用是門窗系統，它能夠制得更大、更薄而強度足夠的型材，用于大窗框甚至幕墻。這種窗框比鋁、木和塑料窗框更好，具有良好的脹縮性能、耐候性好、外觀經涂漆后可形成木質外觀。
另一個新的用途是鐵路枕木。枕木看似木材，它可用普通木工工具進行鋸、刨、釘、上螺絲和膠粘加工。其熱膨脹系數和導熱率很低。由于有纖維增強，其抗壓、抗拉、抗彎強度都很高，使用壽命比傳統枕木長3倍。用于其閉孔機構，即使在暴雨中吸水也極少，不會影響其電絕緣性能能。其重量和現場加工性能也大大優于混泥土，可制成任意長度，不用為每種長度另制模具。此外，它非常環保，制造時不使用溶劑，生命周期結束后可循環利用。日本著名的高速列車“新干線”的鐵軌就使用了這種枕木。
5、纏繞成型
在纏繞成型中，用聚氨酯代替聚酯引起了聚氨酯供應商的很大興趣。一大突破是加拿大的RS技術公司使用其專有的聚氨酯樹脂和纖維纏繞專利技術制造了裝配式復合材料電線桿。這是第一種聚氨酯復合材料電線桿。聚氨酯復合材料可以制造更長的電線桿，而聚酯復合材料多用于較小的電線桿。這個電線桿的內層用芳族聚氨酯，外面兩層用脂族聚氨酯。這種樹脂體系的強度、韌性更高，減輕了45%的重量。
另一個潛在應用領域是耐腐蝕管道和在中東、東南亞地區的飲用水設施。熱水箱也很有發展前景。利用纏繞成型工藝，聚氨酯復合材料制成的水箱，比聚酯水箱的爆破強度提高40%-50%。
6、樹脂傳遞成型（RTM）
幾十年以來，樹脂傳遞成型(RTM)工藝一直都被用來制造復合材料部件。用于此工藝的樹脂包括有聚酯、乙烯酯和環氧樹脂?？扑紕撝铝τ诰郯滨渲赗TM工藝的開發工作。在RTM工藝中，纖維玻璃墊被置于雙面模具之中。當模具閉合時聚氨酯樹脂被注射入內。當部件進行固化后，模具再次打開從而得到最終部件。
真空灌注成型是RTM的一種形式，通過纖維滲透讓真空將樹脂吸入模具之中，而不是注射入模具。真空灌注成型確保了纖維玻璃墊的完全浸潤，并且消除了可能會造成部件缺陷的干燥點。
據悉，把聚氨酯適用期延長到30分鐘以上的進展，使各種灌注成型工藝成為可能。亨斯邁、科思創都研發了適用于真空灌注成型的聚氨酯樹脂。
利用RTM工藝制程的聚氨酯復合材料，比其他樹脂如不飽和樹脂或乙烯酯的物理性能更優異。它們常被用于防爆防彈和體育器械等領域。
文章來源：復材產業圈 率捷咨詢編輯整理
