什么是玻璃钢材质

2017-09-26 16:26:51

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      玻璃钢(FRP)材质:玻璃钢(FRP)亦称作GRP,即纤维强化塑料,玻璃钢的含义就是指玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料,国外称玻璃纤维增强塑料。由于所使用的树脂品种不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬,不导电,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。

     采用玻璃钢复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起,组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。例如,单一种玻璃纤维,虽然强度很高,但纤维间是松散的,只能承受拉力,不能承受弯曲、剪切和压应力,还不易做成固定的几何形状,是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起,可以做成各种具有固定形状的坚硬制品,既能承受拉应力,又可承受弯曲、压缩和剪切应力。这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。由于其强度相当于钢材,又含有玻璃组分,也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能,象玻璃那样,历史上形成了这个通俗易懂的名称"玻璃钢”,这个名词是由原国家建筑材料工业部部长赖际发同志于1958年提出的,由建材系统扩至全国。随着我国玻璃钢事业的发展,作为塑料基的增强材料,已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等,无疑地,这些新型纤维制成的增强塑料,是—些高性能的纤维增强复合材料,再用玻璃钢这个俗称就无法概括了。考虑到历史的由来和发展,通常复合材料,这样—个名称就较周到了。

优点

     轻质高强―相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,可是拉伸强度却接近,甚至超过碳素钢,而比强度可以与高等合金钢相比。因此,在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中,都具有卓绝成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。

     耐腐蚀FRP是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面,正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。―电性能好―是优良的绝缘材料,用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好,已广泛用于雷达天线罩。

     热性能良好FRP热导率低,室温下为1.25~1.67kJ/(m-h-K),只有金属的1/100~1/1000,是优良的绝热材料。在瞬时高温情况下,是理想的热防护和耐烧蚀材料,能保护宇宙飞行器在2000°℃以上承受高速气流的冲刷。可设计性好

   (1)可以根据需要,灵活地设计出各种结构产品,来满足使用要求,可以使产品有很好的整体性。

   (2)可以充分选择材料来满足产品的性能,如:可以设计出耐腐的,耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的,等等。

工艺性优良

(1)可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。(2)工艺简单,可以一次成型,经济效果突出,尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品,更突出它的工艺优越性。

缺点

     1.弹性模量低

     FRP的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1E5)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。可以做成薄壳结构、夹层结构,也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。长期耐温性差―一般FRP不能在高温下长期使用,通用聚酯FRP在50°℃以上强度就明显下降,一般只在100°C以下使用;通用型环氧FRP在60℃C以上,强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂,使长期工作温度在200~300°℃是可能的。

     2.老化现象

     老化现象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。

     3.剪切强度低―层间剪切强度是靠树脂来承担的,所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力,较为主要的是在产品设计时,尽量避免使层间受剪。

     生产方法―基本上分两大类,即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分,有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。

     目前世界上使用繁多的成型方法有以下四种。―①手糊法:主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。②喷射法:主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。③模压法:主要使用国家有德国等。

     ④RTM法(树脂传递模塑)︰主要使用国家有欧美各国、日本。还有:纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等。―我国有百分之九十以上的FRP产品是手糊法生产的,其他有模压法、缠绕法、层压法等。日本的手糊法仍占百分之五十。从世界各国来看,手糊法仍占相当比重,说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型,设备简单,费用少,一次能糊10m以上的整体产品。缺点是机械化程度低,生产周期长,质量不稳定。我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备,随着FRP工业的发展,新的工艺方法将会不断出现。