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聚氨酯樹脂和工藝技術在復合材料行業(yè)的應用

2025/05/23

聚氨酯樹脂和復合材料工藝

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

2.復合材料具有結(jié)構(gòu)可設計性，可進行復合結(jié)構(gòu)設計；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可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。

聚氨酯拉擠復合材料已經(jīng)在各行各業(yè)取得了廣泛應用

聚氨酯復合材料性能特點

聚氨酯復合材料優(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

典型應用領域

新能源領域：

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，導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)進行了一輪又一輪的嘗試，研發(fā)降低發(fā)生PID效應風險的解決方案，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. 輕量化設計

密度僅2.1g/cm3（比鋁合金輕30%），降低運輸能耗與安裝復雜度，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??/℃），減少因溫差導致的組件變形、密封失效或玻璃破裂風險，提升長期可靠性。

3. 高絕緣性

天然絕緣特性規(guī)避PID（電勢誘導衰減）風險，無需額外接地措施，簡化系統(tǒng)設計并提高發(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. 力學性能優(yōu)異

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

6. 成本效益優(yōu)化

初期成本：當前價格比鋁合金低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)定的物理化學性能，耐候性直接對標聚氨酯油漆，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指標與芳香族聚氨酯相當，抗彎曲強度可達800~1200MPa，滿足光伏邊框、海上風電結(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（預估提升30%以上），減少因腐蝕、開裂導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，符合綠色制造標準。

建筑領域：

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-超級節(jié)能

本系統(tǒng)無需斷橋，無需鋼襯。其型材的導熱系數(shù)優(yōu)越：整窗設計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?？蛇_被動房K=0.9W/m2?k的標準。

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)境下保證力學性能。

3. 優(yōu)異的力學性能

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50年以上）。

電力領域

聚氨酯纏繞工藝-聚氨酯纏繞電桿、5G通信桿塔

使用聚氨酯纏繞復合材料技術制造電桿和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。