玻璃鋼(FRP)材質:玻璃鋼(FRP)亦稱作(zuò)GRP,即纖維強化(huà)塑料,玻璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增(zēng)強材料、合成樹脂作粘結劑的增強塑料(liào),國(guó)外稱玻璃纖維增(zēng)強塑料。由於所使用的樹脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環氧(yǎng)玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質(zhì)輕而硬,不導電,機械強度(dù)高,回收利用少,耐腐蝕。可以代替鋼材製造機器零件和汽車、船舶外殼等。
采用玻璃鋼複合材料的概念是指(zhǐ)一種材料不能(néng)滿足使用(yòng)要求,需要由兩種或兩種以上的材料複合在一起,組成另一種能滿足人們要求的材料,即複合材料。例如,單(dān)一種(zhǒng)玻璃纖維(wéi),雖然強度很高,但纖維間(jiān)是鬆散的,隻能承受拉力,不能承受彎曲、剪切和壓應力,還不易做成固定的幾何形(xíng)狀,是鬆軟體。如果用合成樹(shù)脂把它們粘合在一起,可以做成各種(zhǒng)具有固定形狀的堅硬製品,既能承受拉應力,又可承受彎曲、壓縮和剪切應力。這就組(zǔ)成了玻璃纖(xiān)維增強的塑料(liào)基複合材(cái)料。由於其強度相當於(yú)鋼材,又含有玻璃組分,也具有玻璃那樣的色(sè)澤、形體、耐腐蝕(shí)、電絕(jué)緣、隔熱等性能,象玻璃那樣,曆史上形成了這個通(tōng)俗易懂的名稱“玻璃鋼”,這個名詞是由原國家建築材料(liào)工業部部長賴際發同誌於1958年提(tí)出的(de),由建(jiàn)材係統擴至全國。隨(suí)著我國玻璃鋼事業的發展,作為塑料基的增強材料,已(yǐ)由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化矽纖維等,無疑地,這些新型纖維(wéi)製成的增強塑料,是一些高性(xìng)能的纖維增強複合(hé)材料,再用玻璃(lí)鋼這個俗稱就(jiù)無法概括(kuò)了。考慮到曆史的由來和發展,通常複合材料,這樣(yàng)一個名稱就較周到了。
優點
輕質高強
相對密度在1.5~2.0之間,隻有碳鋼的1/4~1/5,可是拉伸強度卻接近,甚至超過碳素鋼,而比強度可(kě)以(yǐ)與(yǔ)高等(děng)合(hé)金鋼(gāng)相比。因此,在航空、火(huǒ)箭、宇宙飛行器、高壓容器以(yǐ)及在其(qí)他需要減輕自(zì)重的製品應(yīng)用中,都具有卓(zhuó)絕成(chéng)效。某些環氧FRP的拉伸、彎曲和(hé)壓(yā)縮(suō)強度均能達(dá)到400Mpa以上。
耐(nài)腐(fǔ)蝕
FRP是良好的(de)耐腐材料,對大氣、水和一般(bān)濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應用到化工防腐的各(gè)個方麵,正在取代碳(tàn)鋼、不鏽鋼、木材、有(yǒu)色金屬等。
電性(xìng)能好
是優良的絕緣材料,用來製造絕緣體。高頻(pín)下仍(réng)能保護良好介電(diàn)性。微(wēi)波透過性良好,已廣泛用於雷達天(tiān)線罩。
熱性(xìng)能良好
F
RP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),隻有金屬的(de)1/100~1/1000,是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時(shí)高溫情況下,是(shì)理想的(de)熱防護和耐(nài)燒蝕材料,能(néng)保護宇宙(zhòu)飛行器在2000℃以上承受(shòu)高速氣流的衝刷。
可設計性好
1)可以根據需要,靈活(huó)地(dì)設計(jì)出各種結構(gòu)產品(pǐn),來滿足使用要求,可以使產品有很好的整體性。
2)可以充分選擇材料(liào)來滿足(zú)產品的性能,如:可以設計出耐腐的,耐瞬時高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強度(dù)的、介電性好的(de),等等。
3)可以根據產品的形狀、技術要求(qiú)、用(yòng)途及數量來靈活地選擇成型工藝。
4)工藝簡(jiǎn)單,可以(yǐ)一次成(chéng)型(xíng),經(jīng)濟效果突出,尤其對形狀複雜、不易成型的數量少的產品,更突出它的工藝優越性。
缺點
彈(dàn)性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍,但比鋼(E=2.1E5)小10倍,因此在產品結構中常感到剛性不足,容易變形。 可以做成薄殼結構、夾層結(jié)構,也可通過高模量纖維或者(zhě)做加強筋等(děng)形式來彌補。 長期耐溫性差 一般FRP不能在(zài)高溫下長期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強(qiáng)度(dù)就明顯下降,一般隻在100℃以(yǐ)下使用;通用型環氧FRP在60℃以上,強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂(zhī),使長期工作溫度在(zài)200~300℃是可(kě)能的。
老化現象(xiàng)
老化現象是塑料的共同(tóng)缺陷,FRP也不例(lì)外,在紫外線、風沙雨雪、化學(xué)介質、機械應力等(děng)作用下容易(yì)導致性能下降(jiàng)。
剪切強度低
層間(jiān)剪切強度是靠樹脂來承擔的,所以(yǐ)很低。可以通過(guò)選擇工藝、使用偶聯劑等(děng)方法來提高層間粘(zhān)結力,較為主要的是在產品設計時,盡量避免使層間受剪。
生產方法
基本上分兩大類,即濕法接觸型和幹法加壓成型。如按工藝特點來分,有手糊成型(xíng)、層壓成型、RTM法、擠拉法、模(mó)壓成型、纏繞(rào)成型等。手糊成型又包(bāo)括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無模手糊法。
目前世界上使用繁多的成型方法有以下四種。
①手糊法:主要使用國家(jiā)有挪威、日本、英國、丹麥等。
②噴射法:主要使用國家有瑞典、美國、挪威等。
③模壓法(fǎ):主要使用國家有德國等。
④RTM法(fǎ)(樹脂傳遞模塑):主要(yào)使用國(guó)家有歐美各國、日(rì)本。 還有(yǒu):纖維纏繞成型(xíng)法、拉擠成(chéng)型法和熱壓灌成型法等等。
我國有百分之九十以上的FRP產品是(shì)手糊法生(shēng)產的,其他有模壓法(fǎ)、纏繞法(fǎ)、層壓法(fǎ)等。日本的手(shǒu)糊法(fǎ)仍占百分之五十。從世界各國來看,手糊法仍占相當比重,說明它仍有生命力(lì)。手糊法的(de)特點是用濕態樹脂成型,設備簡單,費用少,一次能糊10m以上的整(zhěng)體產品(pǐn)。缺點是機械(xiè)化程度低,生產周期長,質量不穩(wěn)定。我國從國外引進了擠拉、噴塗、纏繞等工藝設備,隨著FRP工業的發展,新的工藝方法將會不斷出現。