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聚氨酯树脂除了用作结构复合材料的基体外，其硬质泡沫体的用途还在日益增多，如在造船、建筑、风能等中用作玻璃纤维增强结构芯材的基体。美国芯材专业厂商Nida-Core公司现在就供应两种玻璃纤维增强硬质闭孔聚氨酯泡沫芯材产品，产品牌号分别为STO和SXO。 这些产品的制造方法是利用其专利设备把玻璃纤维植入聚氨酯泡沫板中。玻璃纤维（一般为E玻璃纤维）无捻粗纱从纱筒退出后连续植入板中而不切短。在STO产品中，玻璃纤维沿板的长度平行排列，从而提高纵向性能。在SXO产品中，玻璃纤维沿三个不同的轴向植入，在板中形成三维“金字塔”形或三角形。这就产生了准各向同性效应，使得纵向和横向的材料和力学性能相对均等。 STO和SXO芯材的目标用途是真空辅助树脂传递成型工艺。据介绍，能够在成型过程中承受一个大气压压力的最廉价泡沫材料就是硬质聚氨酯泡沫。 在制造夹芯复合材料时，STO和SXO芯材一般夹在玻璃布皮层之间，用不饱和聚酯或乙烯基酯树脂灌注。树脂流过芯材，进入纤维植入点，沿纤维流动，浸透纤维。 相关人士说，制造玻璃纤维增强硬质聚氨酯芯材的理念出自在冷藏车中改进夹芯板结构的需要。在冷藏车中用作绝热材料的低密度聚氨酯泡沫的剪切性能一般较差，需要植入加强件来加固与蒙皮的结合。这些加强件增加了材料和制造成本，并且形成了热旁路。而玻璃纤维增强聚氨酯芯材简化了结构，同时改善了绝热性能。 美国Kayco复合材料公司也制造玻璃纤维增强高密度聚氨酯板材，其商名为Kay-Cel。标准板材尺寸为1.2 m×2.4 m，根据要求还可提供更大尺寸。板的厚度为12.7 mm～50.8 mm。每块板含有两层玻璃纤维无捻粗纱布，用聚氨酯泡沫灌注。聚氨酯泡沫的最低密度为20磅/立方英尺，最高密度为30磅/立方英尺。 Kay-Cel芯材主要用作船用夹芯复合材料的芯材，并且日益进入风能市场。据报它已用于50000多艘船艇，主要用于艉构架等必须承受高荷载的部位，至今未有失效的报道。Kay-Cel芯材具有类似木材的弯曲强度和压缩强度，同时具备耐水和不腐朽的优点。 Kay-Cel芯材可用于树脂传递成型或真空辅助树脂传递成型。典型的夹芯结构包含一层胶衣、一层用乙烯基酯或环氧树脂灌注的玻璃纤维、一层Kay-Cel芯材和另一层树脂灌注的玻璃纤维。普通情况下，树脂不能灌注闭孔泡沫聚氨酯，但制造商常常在芯材上钻孔，让树脂渗透，锁固芯材两侧的皮层材料。 聚氨酯泡沫比巴萨木更贵但比聚氯乙烯泡沫更便宜，历史上多用来制造较昂贵的船只，但现在也出现了在大量生产的娱乐船只中使用聚氨酯芯材的趋势。 随着风轮叶片越做越大，工程人员正在寻找减轻叶片质量的方式，包括新型的混杂结构。过去所用的混杂芯材只有巴萨木和聚氯乙烯，但现在使用了更多的材料，例如聚氨酯。使用聚氨酯芯材可制成更长的风轮叶片，并且保持结构完整性和强度。 |