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聚氨酯樹脂和工藝技術(shù)在復(fù)合材料行業(yè)的應(yīng)用

2025/05/23

聚氨酯樹脂和復(fù)合材料工藝

1.復(fù)合材料由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設(shè)計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;

2.復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，可進(jìn)行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計；不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點，而且通過各組分性能的互補和關(guān)可以獲得單一組成材料所不能達(dá)到的綜合性能。

聚氨酯拉擠復(fù)合材料已經(jīng)在各行各業(yè)取得了廣泛應(yīng)用

聚氨酯復(fù)合材料性能特點

聚氨酯復(fù)合材料優(yōu)勢

替代不飽和樹脂和環(huán)氧樹脂：更高強度和韌性、更高生產(chǎn)效率、更低成本、優(yōu)異的阻燃特性、生產(chǎn)環(huán)境友好。

替代鋁合金等金屬：輕量化、耐腐蝕、更好的耐久性。

環(huán)保與可持續(xù)性

材料性能對比

成本與工藝對比

典型應(yīng)用領(lǐng)域

新能源領(lǐng)域：

聚氨酯拉擠工藝-光伏邊框/支架

一直以來，光伏電站使用的是傳統(tǒng)金屬邊框組件，而傳統(tǒng)金屬邊框長期在高壓的作用下，會出現(xiàn)PID效應(yīng)，導(dǎo)致組件致命的功率衰減，發(fā)電量極度下降，造成巨大經(jīng)濟損失。因此，行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了一輪又一輪的嘗試，研發(fā)降低發(fā)生PID效應(yīng)風(fēng)險的解決方案，非金屬邊框也許是一個很好的解決方法。

聚氨酯光伏邊框/支架的優(yōu)勢：

1. 輕量化設(shè)計

密度僅2.1g/cm3（比鋁合金輕30%），降低運輸能耗與安裝復(fù)雜度，適配屋頂光伏（BIPV）、漂浮電站等對重量敏感的場景。

2. 熱膨脹匹配性

熱膨脹系數(shù)與光伏玻璃一致（約9×10??/℃），減少因溫差導(dǎo)致的組件變形、密封失效或玻璃破裂風(fēng)險，提升長期可靠性。

3. 高絕緣性

天然絕緣特性規(guī)避PID（電勢誘導(dǎo)衰減）風(fēng)險，無需額外接地措施，簡化系統(tǒng)設(shè)計并提高發(fā)電效率（降低電能損失5%~10%）。

4. 環(huán)保低碳

生產(chǎn)單GW碳排放僅0.23噸（約為鋁合金的1.5%），符合ESG與碳中和要求；可物理回收再利用，循環(huán)經(jīng)濟潛力大。

5. 力學(xué)性能優(yōu)異

抗彎曲強度達(dá)800~1200MPa（是鋁合金的3~5倍），抗沖擊性強，適用于高載荷或強風(fēng)區(qū)域，降低結(jié)構(gòu)斷裂風(fēng)險。

6. 成本效益優(yōu)化

初期成本：當(dāng)前價格比鋁合金低20%~25%，且原料國產(chǎn)化加速降本；

全生命周期成本：免維護、長壽命設(shè)計，25年總成本比鋁合金低10%~15%。

7. 場景適配靈活

兼容拉擠、模壓等工藝，可定制化生產(chǎn)異形結(jié)構(gòu)，滿足海上光伏、農(nóng)光互補、高緯度項目等多樣化需求，加速替代傳統(tǒng)金屬邊框。

聚發(fā)新材免噴涂樹脂優(yōu)勢：

聚發(fā)新材的脂肪族聚氨酯樹脂通過材料創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)樹脂“耐候性依賴后處理”與“力學(xué)性能難以兼顧”的痛點，為光伏、海洋工程等戶外高載荷場景提供了更高效、更可持續(xù)的解決方案。

1. 耐紫外與免噴涂優(yōu)勢

傳統(tǒng)芳香族樹脂因不耐紫外線，需依賴后期噴涂防護層（如聚氨酯油漆）以延長壽命，增加了工藝復(fù)雜性和成本。而聚發(fā)新材的脂肪族聚氨酯拉擠樹脂通過TüV-SüD認(rèn)證，其分子結(jié)構(gòu)具備天然抗紫外特性，在長期暴露于紫外線、濕熱、鹽霧及溫差循環(huán)環(huán)境下，仍能保持穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，耐候性直接對標(biāo)聚氨酯油漆，省去噴涂工序，降低加工成本的同時確保戶外場景下的長效美觀與功能完整性。

2. 力學(xué)性能與高承載適配性

該樹脂在突破耐候性瓶頸的同時，拉伸強度、彎曲強度及抗沖擊性等核心力學(xué)指標(biāo)與芳香族聚氨酯相當(dāng)，抗彎曲強度可達(dá)800~1200MPa，滿足光伏邊框、海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)件等高承載場景的剛性需求，且無需因耐候性妥協(xié)力學(xué)性能，實現(xiàn)“強度-耐久性”雙優(yōu)平衡。

3. 全生命周期經(jīng)濟性提升

降本增效：免噴涂工藝減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低加工能耗與人工成本；

長效免維護：耐老化特性延長部件使用壽命（預(yù)估提升30%以上），減少因腐蝕、開裂導(dǎo)致的更換與維護費用；

環(huán)保合規(guī)：避免噴涂工序的VOCs排放，符合綠色制造標(biāo)準(zhǔn)。

建筑領(lǐng)域：

聚氨酯拉擠工藝-聚氨酯節(jié)能門窗

傳統(tǒng)的門窗型材在應(yīng)用過程中會造成大置能源消耗，且耐火性能欠佳，已無法滿足綠色建筑的要求，聚氨酯復(fù)合材料拉擠型材是未來節(jié)能門窗型材發(fā)展的必然趨勢。

玻纖增強聚氨酯，即GlassFiberReinforcedPolyurethane(縮寫為GRPU)是一種高性能復(fù)合材料，通過注射浸膠拉擠工藝生成；由于其纖維增強，其抗壓、抗拉、抗折彎強度都很高。

1. 超低的熱傳導(dǎo)-超級節(jié)能

本系統(tǒng)無需斷橋，無需鋼襯。其型材的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)越：整窗設(shè)計K=2.0時，本系統(tǒng)二層玻璃節(jié)能性能超越鋁合金的三層玻璃。配合三玻可達(dá)被動房K=0.9W/m2?k的標(biāo)準(zhǔn)。

2. 可靠的耐低溫能力

玻纖增強聚氨酯拉擠型材已通過-40℃凍融百次的物理性能對比試驗，在極低溫的環(huán)境下保證力學(xué)性能。

3. 優(yōu)異的力學(xué)性能

連續(xù)纖維大幅提升聚氨酯型材的強度、硬度和彈性模景（彎曲模量可達(dá)51GPa)，無需襯入増強型鋼，就可實現(xiàn)穩(wěn)定的中空玻璃承載。

4.更長的壽命

玻纖增強聚氨酯拉擠型材與聚酰胺、聚氣乙烯等熱塑性材料相比，除承載優(yōu)勢外，還具有優(yōu)越的耐老化與耐腐蝕性能，因而擁有更長的使用壽命（可達(dá)50年以上）。

電力領(lǐng)域

聚氨酯纏繞工藝-聚氨酯纏繞電桿、5G通信桿塔

使用聚氨酯纏繞復(fù)合材料技術(shù)制造電桿和5G通信桿塔輕質(zhì)（安裝運輸方便）、高強（壽命長）、耐腐蝕（少維護）、產(chǎn)品成本低、制造過程環(huán)保等優(yōu)勢，解決金屬鐵塔重量重、安裝運輸困難、安裝占地面積大、腐蝕需常年維護、生產(chǎn)過程環(huán)境污染等問題，降低系統(tǒng)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。