玻璃鋼(FRP)材質:玻璃鋼(FRP)亦稱作GRP,即纖維強化塑料,玻璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增強材料、合(hé)成樹脂(zhī)作粘結劑的增強塑料,國外稱玻璃纖維增強塑料。由於所使用的樹脂(zhī)品種不同,因此有聚酯(zhǐ)玻璃鋼、環氧玻(bō)璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質輕而硬,不(bú)導電(diàn),機械強度高,回收利用(yòng)少,耐腐蝕。可以代替鋼材製造機器零件和(hé)汽車、船(chuán)舶(bó)外殼等。
采用玻璃鋼複合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求,需要由兩(liǎng)種(zhǒng)或兩種以上的(de)材料複合在一起,組成另一種能滿足人們要求的材(cái)料,即複合材料。例如,單一種玻璃纖維,雖然強度很(hěn)高,但纖維間是鬆散(sàn)的(de),隻能承受拉力,不能承受彎曲、剪切和壓(yā)應力,還不易做成固定的幾何(hé)形(xíng)狀,是鬆軟(ruǎn)體。如果用合成樹脂把它們粘合在一(yī)起,可(kě)以(yǐ)做成(chéng)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(wān)曲、壓縮和(hé)剪(jiǎn)切應力。這(zhè)就組成了玻璃纖維增(zēng)強的塑(sù)料基複合材料。由於(yú)其強度相當於鋼材,又含有玻璃組分,也具有(yǒu)玻璃那樣的色澤、形(xíng)體、耐腐蝕、電絕緣、隔熱等性能(néng),象玻(bō)璃那樣,曆史上形成(chéng)了這個通俗易懂的名稱“玻璃鋼”,這個名詞是由原國家建築材料工業部部長賴際發同誌於1958年提(tí)出的,由建材係統擴至全國(guó)。隨著我國玻璃鋼事業的發展,作(zuò)為塑料基的增強材料,已由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼(péng)纖維(wéi)、芳綸纖維、氧化鋁(lǚ)纖維和碳化矽纖維等,無疑地,這些新型纖維製成的增強塑料,是一些高(gāo)性能的纖維增強複合材料,再用玻璃鋼這個俗稱就無法(fǎ)概括了。考慮到曆史的由來和發展,通常複合材料,這樣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(de)1/4~1/5,可是拉伸強度卻接近,甚(shèn)至超過碳素鋼,而比強度(dù)可以與高等合金(jīn)鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓(yā)容(róng)器以及在其他需要減(jiǎn)輕自重的製品應用中,都具(jù)有卓絕成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強度均能(néng)達到400Mpa以上。
耐腐蝕
FRP是良好的耐(nài)腐材料,對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以(yǐ)及多種油類和溶劑都有較好的(de)抵抗能力。已應用到化工(gōng)防腐的各個方麵(miàn),正(zhèng)在取代碳鋼、不鏽鋼、木材、有色金屬(shǔ)等。
電(diàn)性能好
是優良(liáng)的絕緣材料,用來製造絕緣體。高頻下仍能保護良好(hǎo)介(jiè)電性。微波透過性良好,已廣泛用於(yú)雷達天線罩(zhào)。
熱性能良好
F
RP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),隻有(yǒu)金屬的1/100~1/1000,是優良的絕熱材料。在瞬時高溫情況下,是理想(xiǎng)的熱防護和耐燒蝕材料,能保護宇宙飛行器在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,靈活地(dì)設計出各(gè)種結構產品,來滿足使用要求,可以使產品有(yǒu)很(hěn)好的整體性。
2)可(kě)以充分(fèn)選(xuǎn)擇材料來滿足(zú)產品的性能,如:可(kě)以設計出耐腐的,耐瞬時(shí)高溫(wēn)的、產品某方向上有(yǒu)特別高強度的、介(jiè)電性好的,等等。
3)可以(yǐ)根據產品的形狀、技術要求、用途及數量來靈活地選擇成型工藝。
4)工藝簡單,可以一次成型,經濟效果突出,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(yuè)性。
缺點
彈性模量低
FRP的彈性模量比木(mù)材大兩倍(bèi),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(zuò)成薄(báo)殼結構(gòu)、夾層結構,也可通過高模量纖維或者做(zuò)加強筋等形式來彌(mí)補(bǔ)。 長期耐溫性差 一般FRP不能(néng)在高溫下長(zhǎng)期使用,通(tōng)用聚酯FRP在50℃以(yǐ)上強度就明顯下降,一般隻在100℃以下(xià)使用;通用型(xíng)環氧FRP在60℃以上,強度有明顯(xiǎn)下降。但可以選擇耐高溫樹脂,使長期工作溫度在200~300℃是可能的。
老化現象(xiàng)
老(lǎo)化現象是塑料的共(gòng)同缺陷,FRP也不例外,在(zài)紫外(wài)線、風沙雨雪、化學介(jiè)質、機械應力等作用下容易導致性能下降。
剪切(qiē)強度低
層間剪切強度是靠樹脂來承擔(dān)的,所以很低(dī)。可以通過選(xuǎn)擇工藝(yì)、使用偶聯劑等方法(fǎ)來提高層間粘結力,較為主要的是在產品設計時,盡量避免使層間受(shòu)剪。
生(shēng)產方法
基本上(shàng)分兩大類,即濕法接觸型和幹(gàn)法加壓成型。如(rú)按工藝特(tè)點來分,有手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓(yā)成型、纏繞成型等。手糊成(chéng)型又包(bāo)括手糊法、袋壓法、噴(pēn)射法、濕糊低(dī)壓法和無模手糊法。
目前(qián)世界上使用繁多的成型方法有以下四種。
①手糊法:主要使用國家有挪威、日本、英國、丹麥(mài)等。
②噴射法:主要使用國家有瑞典、美國、挪威等。
③模壓法:主要使用國家有(yǒu)德(dé)國等。
④RTM法(fǎ)(樹脂傳遞模塑):主要(yào)使用國家有歐美各國、日本。 還(hái)有:纖維纏繞(rào)成型法、拉擠成型法和熱壓灌成型法等等。
我國有百分(fèn)之(zhī)九十以上的FRP產品是手糊法生(shēng)產(chǎn)的,其(qí)他有模壓法、纏(chán)繞法、層壓法等。日本(běn)的(de)手(shǒu)糊法仍占百分之五十。從世界各國來看,手糊法(fǎ)仍(réng)占相當比重,說明它仍有生命力。手糊法的特點是用濕態樹脂(zhī)成型,設備簡單,費用少,一次能糊10m以上(shàng)的整體產品。缺點是機械化程度低,生產周期長,質量(liàng)不穩定。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(fā)展,新的工藝方法將會不斷出現。