玻璃钢拉挤结构件在建筑、交通、防腐等领域的应用由于其特的的耐腐蚀性、高的比强度等优点正越来越受到重视。国内拉挤产品中结构件的生产量正逐年增加。然而，由于结构件一般的使用环境和受力情况复杂，要求使用寿命长，所以对其的设计和生产过程控制均有严格要求。国内关于拉挤结构件的各项工作都处于起步阶段，对于结构件的结构设计、原材料选择以及生产过程的控制等问题尚未引起足够重视，这往往会导致结构的早期失效。本文不打算讨论结构设计方面的内容，这些内容过于专业与复杂，读者有兴趣可以参阅有关专业书籍^[1]。本文只简单讨论在原材料选择与生产过程中未引起人们足够重视的若干问题。

一、关于原材料的选择

结构件的使用场合通常较复杂。首先是自然气候条件的复杂多变，既可能遇到潮湿环境，也可能遇到严寒酷暑等温度的极端变化，还可能受到强烈阳光的长期照射。其次是化学条件的严酷考验。化工厂、核电厂、油井平台等场合使用的结构件将长期处于腐蚀性化学环境中。不同的气候和化学环境对结构的影响是极不一样的。这就要求针对不同的环境选用不同的原材料，以尽量提高结构对环境的耐受性。通常来说，不同的原材料对环境的耐受性是有很大的区别的。在增强材料方面，中碱玻璃纤维耐潮湿环境的能力不如无碱玻璃纤维，耐化学腐蚀性也相对较差。在耐化学腐蚀性上，不同的树脂差别也很大，通常邻苯树脂的耐受性最差，间苯树脂相对较好，乙烯基树脂更好。另外，同样是间苯树脂，不同的生产厂家或不同的树脂牌号之间也有很大的区别，在选用时应详细咨询树脂的生产厂家。在树脂的耐温性上，也存在同样的区别，乙烯基树脂好于间苯树脂，更好于邻苯树脂。对于某些性能，也可以通过添加某些助剂来加发改善，比如十堰三洲科技有限公司生产的PE粉可以显著增强结构件的耐水性。总之，由于环境的复杂性及原材料的特性不同，在选择原材料时应详细咨询生产厂家，以避免因材料选择不当造成结构的早期失效。

在结构件的设计与生产中有一个经常被人们忽视的问题是时间效应。我们知道，增强塑料也是一种塑料，而塑料在持续的应力和应变下是会发生蠕变和松驰。由于结构件一般要求的使用年限较长，且在使用过程中的负荷情况也是复杂多变的，因此它们在使用过程中的蠕变松驰现象更不容忽视。根据材料的静态短期强度所设计的结构很容易由于使用中材料的蠕变松驰而发生早期失效。考虑到时间效应的结构设计有专著进行讨论^[1]。在原材料的选择上，树脂是起着关键作用的。通常邻苯树脂的抗蠕变性最差，间苯次之，乙烯基树脂较好。另外，同种类型的树脂，也存在着生产厂家和牌号之间的区别。此外，在生产中大量地使用热塑性树脂（如低收缩树脂）也显著降低结构件的抗蠕变性。

结构件在实际使用上还可能会受到冲击力或动态力，这更增加了结构设计和材料选择上的复杂性。结构设计者和产品生产者在设计和生产时应予以充分考虑。

二、结构件的生产过程控制

结构件的生产过程与其它拉挤制品的生产过程大致是相同的，但也存在着其特殊性。大致有两个方面是拉挤厂感到难以控制的。首先是结构件一般截面较大较厚，这样在生产过程中很容易产生裂纹，尤其是内部裂纹，很难消除。而结构件中存在裂纹对结构将是致命的，因为在持续应力下裂纹很容易扩展，这将很快导致结构的早期崩溃，结果可能是灾难性的。一个很典型的例子是玻璃钢抽油杆，无缺陷的玻璃钢抽油杆在井下一般能正常工作一年半以上，甚至高至使用5年以上不坏，而有裂纹的玻璃钢抽油杆在井下最多只能工作3个月，有的不到1个月就断裂。消除裂纹人们通常采用的方法有以下几种，一种是使用微波对制品内部进行预热，以达到制品的整个截面均匀固化的目的，但这只对杆状制品适用，对于型材，特别是加毡的型材使用起来较困难。另一种方法是添加较大量的低收缩树脂如聚醋酸乙烯树脂，但这一方法也存在降低结构件的物理机械性能和抗蠕变性的缺点，并且它与不饱和树脂和颜料的相容性差，对制品的外观和颜色均产生不利的影响。针对这一问题，十堰三洲科技有限公司开发出了PE粉，可以较好地解决这一问题，它的添加量相对较低（为树脂量的2~5%，视制品的厚度而定），对制品的性能影响不大，且它与树脂和颜料能较好相容，所生产的制品表面光滑，颜色均匀。它的防裂机理已有专文介绍^[2]。

固化体系也是影响制品开裂的重要原因。由于存在贮运安全性和夏天使用的稳定性等问题，国内目前使用低温固化剂还不普遍。人们通常更愿意使用中温加高温的组合体系，但这样的体系由于固化温度较高，固化时间较迟，导致制品的整个截面固化不均匀，因而很容易开裂。事实上，对较厚的制品，使用低温加高温或低温加中温加高温的组合体系对于减少制品开裂是有很大好处的，因为此时制品的固化温度较低，固化较早，且制品的内外部固化时间相差不大，固化能更均匀。常用的低温固化剂为过氧化二碳酸酯类^[3]，如P-16，BPPD等。太原格莱特化工有限公司生产的BPPD是一种较好的低温固化剂，它的成本相对P-16较低，且安全性较好，固化性能优异。采用BPPD加TBPB或BPPD加TBPO加TBPB或BPPD加BPO加TBPB的组合对于减少制品的裂纹是有很大帮助的。

在结构件的生产中，模具温度和速度的适当设置也是控制裂纹的关键因素之一。如何通过工艺参数的控制来达到质量和效率的最优化视制品的结构、壁厚、原材料和设备状况而不同，各生产厂家应能仔细体会。

第二个困难在于结构件有许多的开状较复杂，在其截面上存在有沟槽、凸起等结构。这样的结构给成型带来了较大的困难。这样的部位通常很难保证增强材料的准确定位，而且在生产过程中，增强材料尤其是粗纱会逐渐偏离它的定位跑到其它的地方，造成局部的玻璃含量偏低，使这些部位很容易发生树脂在模具内剥离，造成制品缺角，严重的会在模具内发生阻塞。这上问题主要靠合理设计预成型模具以及操作人员的认真负责来解决。十堰三洲科技有限公司现正试图开发一种强效的内脱模剂来减少制品在模具内的阻塞，相信这一产品开发成功之后会在一定程度上减少拉挤厂在生产过程中的停机率。但从根本上克服这一问题还应是预成型器的合理设计和生产操作员工的认真负责。

三、结束语

以上简单讨论了结构件的材料选择和生产过程控制中的几个问题。事实上，结构件的设计与生产中存在的问题远不止这些。限于作者的知识与经验的不足，文中定有诸多谬见，欢迎广大读者能不吝指正，并欢迎与本人沟通讨论生产过程中所遇到的问题。相信我国在拉挤结构件的设计生产上会在有关各方的不断探索与交流中不断得到提高。