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汇报人：贾晨辉

北玻院（滕州）复合材料有限公司

2022 年 8 月 10 日

第六 届 复合 材 料拉 挤 型 材技术 交 流 会

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01 公司简介

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n 北京玻钢院复合材料有限公司（简称“公司”）

，2003年由北京玻璃钢研究设计院的经营资产重

组设立。北京玻璃钢研究设计院创建于1958年，

为我国航天烧蚀防热材料的研制而创立，是中国

玻璃钢/复合材料工业的发祥地。

1 . 1 母 公 司 概 况一 公司简介

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第一个玻璃钢研究小组,第一块玻璃钢

建材二五一厂 北京玻璃钢研究所

国家建材局玻璃钢研究设计院

北京二五一厂

转企，入中材

北京玻璃钢研究设计院

股份制改制

北京玻钢院复合材料有限公司 孵化：苏州有限

孵化：中材叶片

孵化：中材汽车

两材合并，并入中建材

孵化：北玻电力

创建北玻院（滕州）科技产业园

入选国家“科改示范行动”企业

创立北玻院

滕州公司

1 . 2 历 史 沿 革 航天特种聚合物材料生产线建成投产一 公司简介

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1 . 3 滕 州 科 技 产 业 园 （ 一 园 两 区 ）

5

高

端

复

合

材

料

制

品

产

业

园

区

Ø 风电叶片模具生产线

Ø 轨道交通复合材料生产线

Ø 高温透波天线罩生产线

Ø 海洋工程复材和机场道面板生产线

Ø 风电拉挤梁玻板生产线

一区位于滕州西部，占地面积550亩，2017年启动建设，现有建筑面积

11.05万平米，关键成型、 加工设备300余套

科技产业园，作为北玻科技成果转化基地，涵盖研发、技术中心、制造

中心，建设高端复合材料制品产业园区（一区）、航空航天特种树脂材

料产业园区（二区），占地640余亩，计划投资4亿元。一 公司简介

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1 . 3 滕 州 科 技 产 业 园 （ 二 区 ）一 公司简介

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Ø 建成年产2万吨航空航天特种聚合物生产线

Ø 建成年产200万㎡航空航天高性能预浸料生产线

Ø 年产5万吨风电灌注及拉挤环氧树脂生产线建设规划中

航

空

航

天

特

种

树

脂

材

料

产

业

园

区

二区位于鲁南化工园区，占地面积90余亩，2020年启动建设，

现有建筑面积1.02万平方米。

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1 . 4 主 导 产 业 方 向

n 耐烧蚀专用酚醛树脂：

国防专用酚醛树脂指定生产单位；市场占有

率85%以上。“神舟”系列飞船的返回舱防热材

料全部采用本公司研制生产的烧蚀专用酚醛树脂。

n 航空复材树脂及预浸料：

民机用阻燃抗冲酚醛树脂及其预浸料、中高温固化环

氧树脂及其预浸料。实现了民用航空复合材料国产技术为

“0”的突破。

n 高性能环氧树脂：

十四五末，公司将打造一个国内领先、国际一流的高性

能环氧树脂产业，立足风电，辐射高端，为我国航空、电子、

风电等高端制造业提供有力的原材料和技术保障。

一 公司简介

1.4.1 高性能树脂原材料产业

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n 大型复合材料模具及模型制造；

n 叶片模具连续四年市占率国内第一，累计销量500余套；

n 具备年产各类拉挤型材30000吨的能力；

n 复合材料疏散平台市场占有率连续三年国内第一，累计供货10个城市，50余条线路，

业绩里程800公里。一 公司简介

1.4.2 工程复合材料产业

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拉挤型材用高性能树脂 02 应用技术研究

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二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

2 . 1 拉 挤 成 型工艺

拉挤成型工艺是连续生产线性复合材料制品的一种工艺方法。

Ø 按设备可分为卧式和立式两类；

Ø 按牵引方式可分为履带式牵引、往复式牵引和环形式牵引；

Ø 按树脂基体可分为热固型与热塑型拉挤成型工艺。

树脂基体

增强纤维 连续牵引

浸渍 预成型 热模固化 连续型

定截面制品

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优点 缺点

Ø 自动化、连续化生产工艺；

Ø 生产效率高，可多模多件；

Ø 拉挤制品中纤维含量可高达

80%，能充分发挥连续纤维

的力学性能，产品强度高；

Ø 制品纵、横向强度可任意调

整；

Ø 制品性能稳定可靠，波动范

围在±5％之内；

Ø 原材料利用率在95％以上，

废品率低

Ø 不能利用非连续增强材料；

Ø 产品形状单调，只能生产

线形型材（非变截面制

品），横向强度不高

2.1.1 拉挤工艺特点

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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拉挤工艺最适合生产断面形状固定不变的玻璃钢制品，常见的拉挤FRP型材如工字梁、槽钢、

角钢、圆管、方管、圆棒、方棒等，另外也可以生产一些断面结构异形的拉挤型材。

2.1.2 拉挤工艺适合的产品

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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反应注射拉挤

弯曲拉挤

预浸料拉挤成型工艺

拉绕成型工艺

在线编织拉挤成型工艺

新型拉

挤工艺

FRTP拉挤成型工艺

在线编制拉挤工艺原理图

编制拉挤碳纤维管

拉绕工艺原理图

拉绕管

预浸料拉挤工艺图

聚氨酯门窗

反应注射拉挤

2.1.3 新型拉挤工艺

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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2 . 2 拉 挤 型 材 用 高 性 能 树 脂

拉挤型材用树脂材料，一般都是由多个组份混合而成的配方料，主要分为基体树脂和助剂两部分。

基体树脂

填料

脱模剂

偶联剂

阻燃剂

拉挤树脂混合料体系

基体

树脂

环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂、热塑性树脂等

常用

助剂

通过固化交联，形成连续相，与纤维粘接，使复合材料定型

引发剂、填料、阻燃剂、脱模剂、偶联剂、稀释剂、抗氧剂等

改善树脂流动性、浸润性，弥补树脂固化缺陷，提高复材性能

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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2.2.1 树脂拉挤成型原理

树脂在模具中的粘度变化 不同拉挤速度下树脂的放热峰

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

脱模区

固化交联区

传质浸渍区

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温度

粘度

压力

树脂粘度曲线

成型物对模具的压力曲线

模具轴向位置

模具温度曲线

成型物中心温度曲线

模具入口 模具出口

液相-凝胶相界面

凝胶相-固相界面

n 拉挤工艺中成型物在热模中

的过程行为如右图所示：

2.2.1 树脂拉挤成型原理

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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液相树脂 液相-凝胶相界面

凝胶相树脂

成型物表面

模具内表面

凝胶区局部放大示意图

设：

• 凝胶区成型物与模具内壁的粘滞剪应力为Tadh；

• 锥型凝胶区厚度最小处为t；

• 凝胶体的热拉伸强度为Sgel；

• 凝胶区宽度为Y，

为了使拉挤工艺顺利进行，则必须满足如下不等式：

即：Outwater拉挤工艺不等式模型

adh gel   T  t  s

2.2.1 树脂拉挤成型原理

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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为使上述不等式成立，可采取如下措施：

■ 缩短凝胶区长度Y：可采用快速固化树脂体系和（或）提高凝胶区模具温度，或降低拉

挤速度使树脂充分受热固化。

■ 降低粘滞剪力Tadh：使用高效内脱模剂和（或）提高成型模工作面的光洁度。

■ 提高锥形凝胶区最小厚度t值：增加增强材料的体积含量来减少成型物表面的富树脂层

厚度，以最大限度提高t值，另外更快的固化速度对t值也有贡献。但是t值太大将导致

制品掉末。

■ 提高树脂凝胶时的热强度：合理设计树脂配方和填料的加入对此也有帮助。

2.2.1 树脂拉挤成型原理

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

adh gel   T  t  s

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2.2.2 拉挤环氧树脂

环氧树脂基本定义

n 是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类有

机高分子化合物，由具有环氧基的化合物与多元羟

基化合物进行缩聚反应生成的热塑性高聚物；

n 由于其分子链中还含有很多环氧基、羟基等活性基

团，在固化剂作用下，能交联为体型结构。

环氧树脂固化剂

n 酸酐类固化剂、胺类固化剂、咪唑类固化剂、树脂

固化剂（如酚醛树脂）。

环氧基

酸酐类 胺类

咪唑类

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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2.2.2 拉挤环氧树脂

叶

片

梁

拉

挤

玻

板

性

能

要

求

Tg

力学

疲劳

连续稳定

界面

树脂分子量

树脂交联度

树脂/玻纤浸润

芳环结构

树脂稳定固化

树脂/玻纤粘接

树脂固化韧性

分子量增加，链节长，交联密度下降， Tg下降

芳香烃基团增加，Tg 增加；结构中存在大取代基时Tg 增加

交联度是保障固化物机械强度、粘接性能、化学性能的关键

柔性结构接枝或“海岛”结构能够有效弥补树脂交联变脆

树脂与玻纤界面的粘接，是维持复合材料基本性能的关键

良好的浸润是保障制品质量均一、工艺连续稳定的关键

固化放热行为与工艺相匹配

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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基体树脂：常用的有双份A

型缩水甘油醚类

促进剂：通常是叔胺、

咪唑及其衍生物

偶联剂：含硅基试剂

固化剂：常用甲基四氢苯酐、甲

基六氢苯酐等。

增韧剂：聚醚、含活性端基

的橡胶等

界面处理剂：甘油类脱模剂等

拉挤

环氧

2.2.2 拉挤环氧树脂

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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双酚A型缩水甘油醚

酸酐固化剂

酸酐固化体系特点：

n 固化慢，固化温度高，固化过程中放热缓和；

n 且产品收缩小，由于有酯键存在使产品韧性有所提高；

n 一般可加入1％~3％叔胺作催化剂，使酸酐开环与环氧反应生成单酯和二酯。

与环氧基的酯化反应

与羟基的酯化反应

酸酐结构遇羟基开环

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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促进剂

在一定的环氧/酸酐拉挤配方体系中，促进剂的种类以及加入量，对拉挤环氧树脂的固化行为

及制品的Tg，有着显著影响。是调节拉挤工艺速度，保障制品Tg的关键材料。

促进剂对固化体系放热行为以及固化物Tg的影响 促进剂加入量对制品固化放热的影响

差示扫描量热仪（DSC）是研究树脂固化行为及固化物Tg表征的重要手段。

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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界面助剂

叶片梁玻板拉挤成型过程中，树脂在进入模具至固

化成型出模具期间，会经历低粘度挤压浸渍、固化交联、

成型脱模三个成型过程。

树脂

玻纤

树脂与玻纤浸润界面 固化树脂与玻纤交联界面 固化树脂与模具脱离界面

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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界面助剂——浸润剂

拉挤树脂进入模具后，会经历一个受热后粘度降低的

过程，同时伴随着模具型腔挤压。拉挤成型需在此过程中

完成树脂与增强纤维的充分浸渍。

界面助剂可以有效消除液体树脂的表面张力，实现

树脂在入模具后与纤维的快速、均匀浸渍。是影响拉挤

速度与连续稳定性的关键。

助剂加入后表面张力的变化，可通过接触角测试仪

进行表征。

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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界面助剂——偶联剂

Si-OM + H2O Si-OH + M+ + OH

-玻纤表面具有很强的吸水性，且吸附的水可以是多分子层的。

分子中含有两种不同性质基团的硅烷偶联剂，其中一种基团可与增强材料发生化学或物理的作用。

另一种基团可与基体发生化学或物理作用。通过偶联剂的偶联作用，使基体与增强材料实现良好

的界面结合。

硅烷偶联剂作用机理：

① 基团水解，形成硅醇 ② 硅醇羟基之间以及硅醇羟

基与玻纤表面之间形成氢键

③ 硅羟基之间脱水形成-Si-O-Si-键，在玻纤表面形成有机R基团朝

外的膜结构。

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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界面助剂——脱模剂

树脂固化过程中，脱模剂会从树脂内部快速迁移至固化后制

品的表面，形成蜡层，进而能够保证制品从模具中顺利脱出。

树脂型材脱模

模具

脱模剂层

树脂 脱模剂迁移析出 形成脱模剂蜡层

高效脱模剂，能有效降低粘滞剪力Tadh，是影响环氧树脂拉挤成型工艺

连续稳定的关键。

脱模剂作用原理：

二 拉挤型材用高性能树脂应用技术研究

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公司典型拉挤产品介绍 03

29

三 公司典型拉挤产品介绍

3.1 拉挤环氧树脂

产品介绍

n 牌号：L1401，是一种双组份快速固化环氧树脂；

产品特点

n 该产品特点是快速固化，可在0.4~0.7m/min速度下

稳定连续生产；

n 浸润性好，制品富树脂条纹少，拉挤效率高；

n 耐热性好，固化物Tg≥120℃；固化物韧性好、力学

强度高；

n 室温下具有较长的适用期，适用于拉挤成型工艺。

主要用途

n 本产品主要用于风电叶片梁拉挤玻板的制备。

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三 公司典型拉挤产品介绍

3.2 轨道交通拉挤酚醛树脂

产品介绍

n 牌号：F613系列，是一种无机碱类催化合成的酚醛预聚

体；年产量：1500t/a。

产品性状

n 红棕色至深红色透明液体，无杂质，无分层，无异状。

产品特点

n 组分单一，活性高；

n 固化温度低，无酸固化，对模具没有腐蚀作用；

n 主要用于拉挤成型，也可用于手糊工艺成型。

主要用途

n 本产品主要用于轨道交通等拉挤复合材料的制备。

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三 公司典型拉挤产品介绍

3.3 叶片梁拉挤玻板

产品介绍

n 采用环氧树脂+增强纤维拉挤而成；

产品特点

n 高Tg，高模高强，力学性能优异；

n 多尺寸：105*5、112*5、115*5、120*5、150*5、75*8；

n 多规格：62GPa、63.5GPa、65GPa；

n 用于制造各种规格型号风电叶片。

技术成熟

n 胶液粘度循环控制技术；

n 板材直线度控制技术；

n 板材在线无损检测技术；

n 纤维张力控制技术；

n 板材纤维含量及Tg在线调控技术等。

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三 公司典型拉挤产品介绍

3.4 叶片UD楔形块

产品介绍

n 采用环氧树脂+纤维纱拉挤而成；

产品特点

n 高拉伸强度、高剪切强度、与叶片同体系等；

n 主要用于风电叶片叶根预埋螺栓套位置，提升叶

根强度和稳定性，提高生产效率；

n 表面需要喷砂处理，保证产品具有一定的粗糙度。

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三 公司典型拉挤产品介绍

3.5 地铁疏散平台

产品特点

n 轻质高强；

n 安装方便、施工效率高；

n 耐腐蚀，可长期耐受隧道内潮湿、

腐蚀性环境；

n 在运营过程中基本免维护；

n 阻燃性能好，防火等级达A2级。

产品介绍

n 复合材料疏散平台用于铺设地铁隧道逃生通道平台，在地铁发生紧急事故需要疏散人群时，人员

可从其上通过。采用酚醛树脂+纤维增强材料拉挤而成，通过后加工组装、粘防滑砂等工序，产

品即可安装使用。

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三 公司典型拉挤产品介绍

3.6 其他环氧树脂产品

大尺寸玻璃钢道面板灌注环氧树脂 叶根挡板灌注环氧树脂

叶片模具灌注用环氧树脂 手糊环氧树脂 高性能预浸料环氧树脂

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04 发展趋势

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四 发展趋势

n 强化基础理论的研究 提高树脂体系结构、配

方设计及性能验证技术能力

n 环保的理念 将贯穿高性能树脂原材料、制造

和使用的各个环节

n 大型、超大型复合结构部件的制造 技术将得

到大力发展

n 低成本、低排放 设计、制造与应用技术将成

为日后激烈的市场竞争中有力的筹码

n 自主创新 为动力，拓展高性能树脂基复合材

料在各高端市场的应用

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正

指

请 敬[图片]北玻院（滕州）复合材料有限公司

北玻院航天特种聚合物材料公司

贾晨辉

18811527336

18811527336@163.com