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摘 要：文章介绍了高强度聚氨酯复合材料制备中的成型工艺，主要包含拉挤、缠绕、真空导入、RTM等工艺，其中工艺成熟、经验丰富的是拉挤和缠绕这两个工艺。纤维增强树脂基复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、性能可设计等特点，是输电杆及杆塔结构材料理想的选择。
关键词：聚氨酯复合材料；成型工艺；输电杆
聚氨酯简介
聚氨酯材料品种多样，涉及领域广泛，国内需求量逐年增加，随着人口的增长带来的需求，聚氨酯材料得到进一步的发展。通过添加无机材料可对聚氨酯性能进行改性，尽管研究结果显示加入无机材料能够提高聚氨酯的某些性能，但是现在还不清楚具体的增强改性机理。聚氨酯性能优异，但是不可降解，因而用生物多元醇代替传统聚氨酯用低聚物多元醇，以获得可生物降解的聚氨酯材料（见图1）。
聚氨酯复合材料成型工艺
聚氨酯复合材料的制备中，较多的成型方法为增强注射反应成型（RRIM），因为这种成型方法使用的增强体多为长短纤维或固体颗粒，树脂对于这种类型的增强材料的浸润性较好，生产过程的中可操作时间能满足需要；下面就几种己经工业化的成型工艺进行简要的介绍：
增强注射反应成型
RRIM需要在混合液体原料的同时，加入增强体材料混合均匀，RRIM使用的增强体材料大多是长度低于3mm的纤维类，粉体料、颗粒物等物质。在树脂中加入这些物质目的各样，有的为了提高材料的力学性能，有的为了改善材料的耐热性或者耐化学性等。
拉挤成型
（1）拉挤工艺。拉挤成型整个过程分为三部分，首先是纱架，其次是固化成型，最后是牵引切割，整个阶段是连续化生产，制品質量均一性较高，这种工艺和其他成型方法的主要不同在于需要牵引装置将固化材料不断的单向拉伸。
就拉挤成型自身的成型特点，因为有储料槽对增强体进行浸润，因而要树脂能够有较长的凝胶期，再者，拉挤成型过程为连续化生产，在牵引装置的拉伸下，单向移动较快，材料在模具中的存在时间较短，因而要求树脂能够在高温的条件快速反应，具体的要求可以总结为以下几点：①树脂的粘度最好在2000MPa·s以下，保持良好的流动性和随纤维的浸润性，便于对里连续纤维的浸润；②较长的试用期和较快的固化反应速度，便于操作和连续化生产；③粘结性较好，能够将增强体粘结组成一个整体。
（2）拉挤产品。聚氨酯拉挤一般具有低粘度、中度至高度反应性、良好的冲击强度和韧性以及短梁剪切性能。与其他材料相比，用聚氨酯拉挤可产生多种效益。它可以提高制品中玻璃纤维含量而使制品强度大大提高。例如，用玻璃纤维与聚氨酯树脂拉挤窗框，所得窗框的强度比PVC窗框高8倍，其导电性比铝低40倍，因而绝缘性能好得多。同时，因为聚氨酯拉挤窗框的脆性更小，它们不会开裂而经久耐用。
高性能聚氨酯/玻璃纤维复合材料是一种以高硬度聚氨酯弹性体为基体材料，玻璃纤维为增强材料，采用连续拉挤工艺生产的一种具有高强度、高模量、轻质高分子复合材料。
聚氨酯拉挤技术的产品不仅比传统材料具有更高的强度、更好的隔热保温效果，而且更轻质环保。其应用领域十分宽广，从最初的华丽浴缸，到冲浪和滑雪板，再到今天的窗框、集装箱地板等创新应用，聚氨酯复合材料已融入了我们日常生活的方方面面。
聚氨酯复合材料已备受各行业的关注。尤其是在建筑和运输行业，创新的技术与应用，更是备受瞩目。
（3）聚氨酯拉挤技术的优点。经过数年开发，国外聚氨酯拉挤成型已实现商业化。在聚氨酯拉挤过程中，可以使用更多的增强纤维，使制品强度大大增高。同时，由于聚氨酯本身优异的冲击强度、拉伸强度和层间剪切强度，制品可制得更薄更轻。例如，可用更少的连续原丝毡而更多的无捻粗纱来制得更薄的工字梁，使工字梁的厚度从3.3mm减少到2.6mm，同时保持其纵向刚度不变。这样，制品就减少了13%重量和7%成本。另外，由于拉挤聚氨酯制品脆性更小，从而可用常规方式装配而不开裂和破碎。具体来说，采用聚氨酯拉挤技术，有以下几方面的明显优点。
①用传统树脂拉挤某些型材时，可能要求使用多达4或5种不同的玻璃纤维毡。这些毡必须裁切造形。采用聚氨酯拉挤，常常可以用玻纤无捻粗纱来代替玻纤毡。取消玻纤毡后就减少了原料成本以及操作毡所耗的劳力成本。毡还容易破碎，碎片可能堵塞机器，影响生产。取消毡后，在很多情况下都能提高生产线速度，从而提高成本效益。另外，用无捻粗纱代替毡后，纤维体积含量可以增至80%左右，而大多数非聚氨酯拉挤制品的纤维含量为60%。这样，更高的玻纤含量与性能更好的树脂相结合，打造了强度和刚度更好的聚氨酯拉挤型材。
②聚氨酯拉挤制品更高的强度性能开拓了一些新的应用。这些制品可以用于聚酯树脂不能胜任的用途，在建筑、基础设施和交通运输市场代替钢和铝材。
③将原有的拉挤系统转换成聚氨酯拉挤系统比较简单、方便和经济，无需大的投资。原有的模头、加热器和机组仍可使用。
④除了上述物理性能和成型优点之外，聚氨酯拉挤制件还具有装配优点，特别是紧固方便。由于聚氨酯的强度，在聚氨酯拉挤制品上装入螺钉时，不需预先钻孔，这样就可节省时间和劳力。反过来，在聚氨酯拉挤制品中拔出螺钉所需的力量是在聚酯拉挤制品中拔出螺钉所需力量的两倍多。
⑤同样纤维结构下，聚氨酯/玻纤拉挤产品的所有性能均好于普通热固性树脂，弯曲模量接近，冲击强度大大提高，螺钉拉拔强度高，开口抗裂口扩展性好，耐磨性优，很好的二次加工能力，耐热240℃以上（见表1）。
⑥纯聚氨脂/玻纤是目前性能最好的拉挤复合材料，材料截面复杂，表面光滑，拉挤速度快，耐水、酸、碱、盐是最好的，耐燃好，可涂装，脂肪族聚氨脂体系，无溶剂，无苯乙烯，环境友好。
模压成型
模压成型是一种制备复合材料的传统工艺，主要是将己经浸润好树脂的增强体（预浸料）预先置于模具中，经过对模具加热、加压等工艺处理，使得树脂完全固化达到预想的效果。可按照使用的增强体的种类对其进行分类，例如有纤维模压法等。模压成型对树脂材料要求：①具有良好的流动性和浸润性，使得树脂对增强体能够粘结成一个整体，并能够充满整个模具腔体；②在压制的条件下，能够具备满意的固化速度，发生副反应，较小的收缩率，使得产品有良好的尺寸稳定性。 缠绕成型
缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种工艺。以下就这三种工艺进行比较：
（1）干法缠绕：干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
（2）湿法缠绕：湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
（3）半干法缠绕：半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
纤维缠绕成型的优点：①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40%～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
缠绕成型的缺点：①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。
小结
近几年由于聚氨酯在复合材料里面技术得到不断的突破，可以应用复合材料好几种工艺如拉挤，缠绕，真空导入，RTM等工艺。但是真正成熟和工艺经验相对比较丰富可能还是拉挤和缠绕这两个工艺。
聚氨酯玻璃钢主要优势：①聚氨酯复合材料的轴向强度是钢和绿的3倍以上；②和金属相比有良好的耐腐蚀性较少维护；③和钢相比密度只有钢的三分之一左右；④机械强度好，冲击强度和耐疲劳强度非常优秀，而且均好于传统体系玻璃钢产品；⑤保温性好，热胀冷缩变形小；⑥VOC排放少，适应当下国情环保需求。
复合材料在输电杆中的应用
电杆、电塔结构是输电、通讯、铁路、机场、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物，其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。传统输电杆（包括木杆、水泥杆、钢杆及铁塔）在长期运行中各种各样的缺陷正逐步暴露出来。由于纤维增强树脂基复合材料（以下简称复合材料）具有轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、性能可设计等特点，是输电杆及杆塔结构材料较理想的选择，开始受到国内外电力行业的关注。国外复合材料电杆的研究起步较早，批量生产的电杆已在欧美地区得到应用。美国由于其特殊的地理特点，复合材料电杆的研究开发和应用最为成熟。
国内外架空输电线路中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆、钢管杆和铁塔等几类。占有世界大半电杆市场的美加地区，现有电杆采用的主要是木材，在美国只有俄勒冈州使用混凝土杆。混凝土或预应力混凝土杆主要应用于南美洲、欧洲、非洲、亚洲等森林资源较为贫乏的地区或发展中国家。铁塔是世界各国超高压输电线路中常用的杆塔型式。
我国基本不再使用木质杆，混凝土杆以前在35～110kV线路上大量使用，在新建及330kV以下线路运输和施工条件较好的平原和丘陵地区也得到一定应用。钢管杆和钢管混凝土杆在近年城市电网建设和改造中应用较多，而在220kV及以上的线路中，多采用格架式铁塔。
复合材料电杆及杆段的制造技术在国外已有50多年的历史。复合材料的优势主要在集中在以下几方面：
（1）安装、维护成本低。复合材料电杆的质量约为木质杆的1/3，混凝土杆的1/10，钢质杆的1/2，可大幅度降低运输和施工安装成本，尤其是在人难以到达的山林和偏远地区。复合材料电杆的轻质特点使其可用直升机运载，轻质还意味着安装速度加快和节省人力。复合材料电杆是一種免维护或低维护结构，这对保障线路安全和降低输电线路的维护成本很有意义。
（2）环境适应性好。复合材料电杆对酸、碱、盐及有机溶剂等腐蚀介质的耐腐蚀性能和耐候性能优良，因此特别适合沿海地区、内陆盐渍土，以及工业区和酸雨多发地区等对混凝土和钢质杆塔有特殊防腐要求的环境。
（3）电绝缘性能好。利用玻璃钢杆代替传统铁塔新技术不但在重量上可以减轻一半，易于安装和施工，同时还可以解决闪络事故率居高不下的问题，复合材料杆电气绝缘性能优良，可避免铁塔易出现的雷击事故发生，还可以设计减少导线与塔身间隙，使输电线路结构更为紧凑，可减少线路走廊宽度，这在土地资源稀缺的情况下尤其重要。
结束语
复合材料电杆比传统的电杆具有更好的综合性能，通过合理的设计，复合材料杆可以满足输电线路对杆塔结构的各项性能要求。国内现在也有多个厂家在从事电杆的生产和开发，但是规模生产暂时还很少。
参考文献：
[1]叶鼎铨.玻璃纤维增强聚氨酯[J].玻璃纤维，2009，（2）：43-46.
[2]吴雄，胡虔，孟凡卓，等.玻纤增强复合材料电杆及横担用聚氨酯树脂合成及性能[J].塑料工业，2014，42（6）：121-124.
[3]康永，蔡秀娟.聚氨酷复合材料的研究[J].聚氨酯，2010：64-66.
[4]董振，赵雨花，李其峰，等.碳纤维/聚氨酷复合材料的制备与研究[J].聚氨酯工业，2013，28（4）：28-31.
[5] El-Shekeil Y A，Sapuan S M，Jawaid M，Al-Shuja'a O M.Influence of fiber content on mechanical， morphological and thermal properties of kenaf fibers reinforced poly（vinal chloride）/thermoplastic polyurethane poly-blend composites[J].Materials and Design，2014，（58）：I30-135.
[6] Lambertz A， Hil.LV D Analysis of adhesion formation of a new elastic thermoplastic polyurethane（TPU）mesh in comparison to polypropylene （pp） meshes in IPOM position[J].Science Direct，2016，（53）：366-372.
作者简介：鲁露（1975-），女，江苏南通人，高级工程师，研究方向：电气工程。
宗强（1975-），男，江苏南通人，高级工程师，研究方向：电气工程。
关键词：聚氨酯复合材料；成型工艺；输电杆
聚氨酯简介
聚氨酯材料品种多样，涉及领域广泛，国内需求量逐年增加，随着人口的增长带来的需求，聚氨酯材料得到进一步的发展。通过添加无机材料可对聚氨酯性能进行改性，尽管研究结果显示加入无机材料能够提高聚氨酯的某些性能，但是现在还不清楚具体的增强改性机理。聚氨酯性能优异，但是不可降解，因而用生物多元醇代替传统聚氨酯用低聚物多元醇，以获得可生物降解的聚氨酯材料（见图1）。
聚氨酯复合材料成型工艺
聚氨酯复合材料的制备中，较多的成型方法为增强注射反应成型（RRIM），因为这种成型方法使用的增强体多为长短纤维或固体颗粒，树脂对于这种类型的增强材料的浸润性较好，生产过程的中可操作时间能满足需要；下面就几种己经工业化的成型工艺进行简要的介绍：
增强注射反应成型
RRIM需要在混合液体原料的同时，加入增强体材料混合均匀，RRIM使用的增强体材料大多是长度低于3mm的纤维类，粉体料、颗粒物等物质。在树脂中加入这些物质目的各样，有的为了提高材料的力学性能，有的为了改善材料的耐热性或者耐化学性等。
拉挤成型
（1）拉挤工艺。拉挤成型整个过程分为三部分，首先是纱架，其次是固化成型，最后是牵引切割，整个阶段是连续化生产，制品質量均一性较高，这种工艺和其他成型方法的主要不同在于需要牵引装置将固化材料不断的单向拉伸。
就拉挤成型自身的成型特点，因为有储料槽对增强体进行浸润，因而要树脂能够有较长的凝胶期，再者，拉挤成型过程为连续化生产，在牵引装置的拉伸下，单向移动较快，材料在模具中的存在时间较短，因而要求树脂能够在高温的条件快速反应，具体的要求可以总结为以下几点：①树脂的粘度最好在2000MPa·s以下，保持良好的流动性和随纤维的浸润性，便于对里连续纤维的浸润；②较长的试用期和较快的固化反应速度，便于操作和连续化生产；③粘结性较好，能够将增强体粘结组成一个整体。
（2）拉挤产品。聚氨酯拉挤一般具有低粘度、中度至高度反应性、良好的冲击强度和韧性以及短梁剪切性能。与其他材料相比，用聚氨酯拉挤可产生多种效益。它可以提高制品中玻璃纤维含量而使制品强度大大提高。例如，用玻璃纤维与聚氨酯树脂拉挤窗框，所得窗框的强度比PVC窗框高8倍，其导电性比铝低40倍，因而绝缘性能好得多。同时，因为聚氨酯拉挤窗框的脆性更小，它们不会开裂而经久耐用。
高性能聚氨酯/玻璃纤维复合材料是一种以高硬度聚氨酯弹性体为基体材料，玻璃纤维为增强材料，采用连续拉挤工艺生产的一种具有高强度、高模量、轻质高分子复合材料。
聚氨酯拉挤技术的产品不仅比传统材料具有更高的强度、更好的隔热保温效果，而且更轻质环保。其应用领域十分宽广，从最初的华丽浴缸，到冲浪和滑雪板，再到今天的窗框、集装箱地板等创新应用，聚氨酯复合材料已融入了我们日常生活的方方面面。
聚氨酯复合材料已备受各行业的关注。尤其是在建筑和运输行业，创新的技术与应用，更是备受瞩目。
（3）聚氨酯拉挤技术的优点。经过数年开发，国外聚氨酯拉挤成型已实现商业化。在聚氨酯拉挤过程中，可以使用更多的增强纤维，使制品强度大大增高。同时，由于聚氨酯本身优异的冲击强度、拉伸强度和层间剪切强度，制品可制得更薄更轻。例如，可用更少的连续原丝毡而更多的无捻粗纱来制得更薄的工字梁，使工字梁的厚度从3.3mm减少到2.6mm，同时保持其纵向刚度不变。这样，制品就减少了13%重量和7%成本。另外，由于拉挤聚氨酯制品脆性更小，从而可用常规方式装配而不开裂和破碎。具体来说，采用聚氨酯拉挤技术，有以下几方面的明显优点。
①用传统树脂拉挤某些型材时，可能要求使用多达4或5种不同的玻璃纤维毡。这些毡必须裁切造形。采用聚氨酯拉挤，常常可以用玻纤无捻粗纱来代替玻纤毡。取消玻纤毡后就减少了原料成本以及操作毡所耗的劳力成本。毡还容易破碎，碎片可能堵塞机器，影响生产。取消毡后，在很多情况下都能提高生产线速度，从而提高成本效益。另外，用无捻粗纱代替毡后，纤维体积含量可以增至80%左右，而大多数非聚氨酯拉挤制品的纤维含量为60%。这样，更高的玻纤含量与性能更好的树脂相结合，打造了强度和刚度更好的聚氨酯拉挤型材。
②聚氨酯拉挤制品更高的强度性能开拓了一些新的应用。这些制品可以用于聚酯树脂不能胜任的用途，在建筑、基础设施和交通运输市场代替钢和铝材。
③将原有的拉挤系统转换成聚氨酯拉挤系统比较简单、方便和经济，无需大的投资。原有的模头、加热器和机组仍可使用。
④除了上述物理性能和成型优点之外，聚氨酯拉挤制件还具有装配优点，特别是紧固方便。由于聚氨酯的强度，在聚氨酯拉挤制品上装入螺钉时，不需预先钻孔，这样就可节省时间和劳力。反过来，在聚氨酯拉挤制品中拔出螺钉所需的力量是在聚酯拉挤制品中拔出螺钉所需力量的两倍多。
⑤同样纤维结构下，聚氨酯/玻纤拉挤产品的所有性能均好于普通热固性树脂，弯曲模量接近，冲击强度大大提高，螺钉拉拔强度高，开口抗裂口扩展性好，耐磨性优，很好的二次加工能力，耐热240℃以上（见表1）。
⑥纯聚氨脂/玻纤是目前性能最好的拉挤复合材料，材料截面复杂，表面光滑，拉挤速度快，耐水、酸、碱、盐是最好的，耐燃好，可涂装，脂肪族聚氨脂体系，无溶剂，无苯乙烯，环境友好。
模压成型
模压成型是一种制备复合材料的传统工艺，主要是将己经浸润好树脂的增强体（预浸料）预先置于模具中，经过对模具加热、加压等工艺处理，使得树脂完全固化达到预想的效果。可按照使用的增强体的种类对其进行分类，例如有纤维模压法等。模压成型对树脂材料要求：①具有良好的流动性和浸润性，使得树脂对增强体能够粘结成一个整体，并能够充满整个模具腔体；②在压制的条件下，能够具备满意的固化速度，发生副反应，较小的收缩率，使得产品有良好的尺寸稳定性。 缠绕成型
缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种工艺。以下就这三种工艺进行比较：
（1）干法缠绕：干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
（2）湿法缠绕：湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
（3）半干法缠绕：半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
纤维缠绕成型的优点：①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40%～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
缠绕成型的缺点：①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。
小结
近几年由于聚氨酯在复合材料里面技术得到不断的突破，可以应用复合材料好几种工艺如拉挤，缠绕，真空导入，RTM等工艺。但是真正成熟和工艺经验相对比较丰富可能还是拉挤和缠绕这两个工艺。
聚氨酯玻璃钢主要优势：①聚氨酯复合材料的轴向强度是钢和绿的3倍以上；②和金属相比有良好的耐腐蚀性较少维护；③和钢相比密度只有钢的三分之一左右；④机械强度好，冲击强度和耐疲劳强度非常优秀，而且均好于传统体系玻璃钢产品；⑤保温性好，热胀冷缩变形小；⑥VOC排放少，适应当下国情环保需求。
复合材料在输电杆中的应用
电杆、电塔结构是输电、通讯、铁路、机场、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物，其结构性能直接影响线路的安全性、经济性和可靠性。传统输电杆（包括木杆、水泥杆、钢杆及铁塔）在长期运行中各种各样的缺陷正逐步暴露出来。由于纤维增强树脂基复合材料（以下简称复合材料）具有轻质高强、耐腐蚀、电绝缘、性能可设计等特点，是输电杆及杆塔结构材料较理想的选择，开始受到国内外电力行业的关注。国外复合材料电杆的研究起步较早，批量生产的电杆已在欧美地区得到应用。美国由于其特殊的地理特点，复合材料电杆的研究开发和应用最为成熟。
国内外架空输电线路中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆、钢管杆和铁塔等几类。占有世界大半电杆市场的美加地区，现有电杆采用的主要是木材，在美国只有俄勒冈州使用混凝土杆。混凝土或预应力混凝土杆主要应用于南美洲、欧洲、非洲、亚洲等森林资源较为贫乏的地区或发展中国家。铁塔是世界各国超高压输电线路中常用的杆塔型式。
我国基本不再使用木质杆，混凝土杆以前在35～110kV线路上大量使用，在新建及330kV以下线路运输和施工条件较好的平原和丘陵地区也得到一定应用。钢管杆和钢管混凝土杆在近年城市电网建设和改造中应用较多，而在220kV及以上的线路中，多采用格架式铁塔。
复合材料电杆及杆段的制造技术在国外已有50多年的历史。复合材料的优势主要在集中在以下几方面：
（1）安装、维护成本低。复合材料电杆的质量约为木质杆的1/3，混凝土杆的1/10，钢质杆的1/2，可大幅度降低运输和施工安装成本，尤其是在人难以到达的山林和偏远地区。复合材料电杆的轻质特点使其可用直升机运载，轻质还意味着安装速度加快和节省人力。复合材料电杆是一種免维护或低维护结构，这对保障线路安全和降低输电线路的维护成本很有意义。
（2）环境适应性好。复合材料电杆对酸、碱、盐及有机溶剂等腐蚀介质的耐腐蚀性能和耐候性能优良，因此特别适合沿海地区、内陆盐渍土，以及工业区和酸雨多发地区等对混凝土和钢质杆塔有特殊防腐要求的环境。
（3）电绝缘性能好。利用玻璃钢杆代替传统铁塔新技术不但在重量上可以减轻一半，易于安装和施工，同时还可以解决闪络事故率居高不下的问题，复合材料杆电气绝缘性能优良，可避免铁塔易出现的雷击事故发生，还可以设计减少导线与塔身间隙，使输电线路结构更为紧凑，可减少线路走廊宽度，这在土地资源稀缺的情况下尤其重要。
结束语
复合材料电杆比传统的电杆具有更好的综合性能，通过合理的设计，复合材料杆可以满足输电线路对杆塔结构的各项性能要求。国内现在也有多个厂家在从事电杆的生产和开发，但是规模生产暂时还很少。
参考文献：
[1]叶鼎铨.玻璃纤维增强聚氨酯[J].玻璃纤维，2009，（2）：43-46.
[2]吴雄，胡虔，孟凡卓，等.玻纤增强复合材料电杆及横担用聚氨酯树脂合成及性能[J].塑料工业，2014，42（6）：121-124.
[3]康永，蔡秀娟.聚氨酷复合材料的研究[J].聚氨酯，2010：64-66.
[4]董振，赵雨花，李其峰，等.碳纤维/聚氨酷复合材料的制备与研究[J].聚氨酯工业，2013，28（4）：28-31.
[5] El-Shekeil Y A，Sapuan S M，Jawaid M，Al-Shuja'a O M.Influence of fiber content on mechanical， morphological and thermal properties of kenaf fibers reinforced poly（vinal chloride）/thermoplastic polyurethane poly-blend composites[J].Materials and Design，2014，（58）：I30-135.
[6] Lambertz A， Hil.LV D Analysis of adhesion formation of a new elastic thermoplastic polyurethane（TPU）mesh in comparison to polypropylene （pp） meshes in IPOM position[J].Science Direct，2016，（53）：366-372.
作者简介：鲁露（1975-），女，江苏南通人，高级工程师，研究方向：电气工程。
宗强（1975-），男，江苏南通人，高级工程师，研究方向：电气工程。