风电叶片材料（二）

1．不饱和聚酯树脂的定义
　　人类最早发现的树脂是从树上分泌物中提炼出来的脂状物，如松香等，这是“脂”前有“树”的原因。直到1906年第一次用人工合成了酚醛树脂，才开辟了人工合成树脂的新纪元。1942年美国橡胶公司首先投产不饱和聚酯树脂，后来把未经加工的任何高聚物都称作树脂。但是早就与“树”无关了。
　　树脂又分为热塑性树脂和热固性树脂两大类。对于加热熔化冷却变固，而且可以反复进行的可熔的树脂叫做热塑性树脂，如聚氯乙烯树脂（PVC）、聚乙烯树脂（PE）等；对于加热固化以后不再可逆，成为既不溶解，又不熔化的固体，叫做热固性树脂，如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。
　　“聚酯”是相对于“酚醛”“环氧”等树脂而区分的含有酯键的一类高分子化合物。这种高分子化合物是由二元酸和二元醇经缩聚反应而生成的，而这种高分子化合物中含有不饱和双键时，就称为不饱和聚酯，这种不饱和聚酯溶解于有聚合能力的单体中（一般为苯乙烯）
　　而成为一种粘稠液体时，称为不饱和聚酯树脂（英文名Unsaturated Polyester Resin 简称UPR）。
　　因此，不饱和聚酯树脂可以定义为由饱和的或不饱和的二元酸与饱和的或不饱和的二元醇缩聚而成的线型高分子化合物溶解于单体（通常用苯乙烯）中而成的粘稠的液体。
2．不饱和聚酯树脂的特性
　　不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂，当其在热或引发剂的作用下，可固化成为一种不溶不融的高分子网状聚合物。但这种聚合物机械强度很低，不能满足大部分使用的要求，当用玻璃纤维增强时可成为一种复合材料，俗称“玻璃钢”（英文名Fiber Reinforced Plastics 简称FRP）。“玻璃钢”的机械强度等各方面性能与树脂浇铸体相比有了很大的提高。
　　以不饱和树脂为基材的玻璃钢（UPR-FRP）具有以下特性：
　　1）轻质高强
　　FRP的密度为1.4-2.2g/cm3，比钢轻4-5倍，而其强度却不小，其比强度超过型钢、硬铝和杉木。这对于航空、航天、火箭、导弹、军械及运输等需要减轻自重的产品具有非常重要的意义。例如波音747喷气客机在主要结构上应用的FRP部件达2.2吨，有效地节省了飞机燃料，提高了航速，延长了续航时间，增加了有效载荷。见表1。
　　表1 UPR-FRP与其他材料的性能
　　材料 相对密度（g/cm3） 极限拉伸强度（Mpa） 比强度
　　（×103cm） 拉伸弹性模量（Gpa） 比模量
　　（×103cm）
　　UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9
　　钢 7.8 880 1128.2 204.16 261.7
　　硬铝 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4
　　杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2
　　2） 耐腐蚀性能良好