玻璃(lí)鋼(FRP)材質:玻璃鋼(FRP)亦稱作GRP,即纖維強化塑(sù)料,玻璃鋼的含義就是指玻璃纖(xiān)維作增強材料、合成樹脂作粘結劑的增強塑料,國外稱玻璃(lí)纖維增強塑料。由(yóu)於(yú)所使用的樹(shù)脂品種不同,因此有(yǒu)聚酯玻璃鋼、環氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質(zhì)輕而(ér)硬,不導電,機械強度高,回收利用少,耐腐蝕。可以代替鋼材製造機器(qì)零件和汽(qì)車、船舶(bó)外殼等。
采用玻璃鋼複合材料(liào)的概念是指(zhǐ)一種材料不能滿足使用要求,需要由(yóu)兩種或兩種以上(shàng)的材料複合在(zài)一(yī)起,組成另一種能滿足人們要求的材料,即複合材料。例如,單一種玻璃纖維,雖然強(qiáng)度很(hěn)高,但纖維間是鬆散的,隻能(néng)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(hé)形狀,是鬆軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起,可以做成各種具(jù)有固定形狀的堅硬製品,既(jì)能承受拉應力,又可承受彎(wān)曲、壓縮和剪切應力。這(zhè)就組成了玻璃纖維(wéi)增強的塑料基複合材料。由於其強度相當(dāng)於鋼材,又含有玻璃組分,也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐腐蝕、電絕(jué)緣、隔熱等(děng)性能,象玻璃那樣,曆(lì)史上形成了(le)這個通俗易懂的名稱(chēng)“玻璃鋼(gāng)”,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(nián)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(fā)展,作為塑料基的增強材料,已由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼纖維(wéi)、芳綸纖維、氧(yǎng)化鋁纖(xiān)維和碳(tàn)化矽纖維等,無(wú)疑地,這些新(xīn)型纖維製成的增強塑料,是一些高性能的(de)纖維增強複合材料,再用玻璃鋼這個俗稱就無法概括了。考慮到曆史的(de)由來(lái)和發展(zhǎn),通(tōng)常複合材料,這樣一個名稱就較周到了。
優點
輕質高(gāo)強
相對密度在(zài)1.5~2.0之間,隻有碳(tàn)鋼(gāng)的1/4~1/5,可是拉(lā)伸強度卻接近,甚至超過碳素鋼,而比強度可以與高等合(hé)金鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕(qīng)自重的製品應用中,都具有卓絕成(chéng)效。某(mǒu)些環氧FRP的拉伸(shēn)、彎曲和壓縮強度均能(néng)達到400Mpa以上。
耐腐蝕
FRP是良好的耐腐材料,對大氣、水和一般濃度的酸、堿(jiǎn)、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(fǔ)的各個方麵,正在取代碳鋼、不鏽鋼、木材、有色金屬等。
電性能好
是優良的絕緣材(cái)料,用來製造絕緣(yuán)體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過性良好(hǎo),已(yǐ)廣泛用於雷達(dá)天線罩。
熱性能(néng)良好
F
RP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),隻有金屬的1/100~1/1000,是(shì)優良的絕熱材料。在瞬時高溫情況下,是理想的熱防護和耐燒蝕材料(liào),能保(bǎo)護宇(yǔ)宙飛行器在2000℃以上承受高速氣(qì)流的衝刷(shuā)。
可設計性好
1)可以根據需要,靈活地設計出各種結構產品,來滿足使用(yòng)要求,可以使產品有很好的整體性。
2)可以充分選擇材料來滿足產品的性能,如:可以設計出耐腐的,耐瞬時(shí)高溫的、產品某方向上有特別高強度的、介電性好的,等等。
3)可以根據產品的形狀、技(jì)術要求、用(yòng)途(tú)及數量來靈活地選擇成型工藝。
4)工藝簡(jiǎn)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性。
缺點
彈性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍,但(dàn)比鋼(E=2.1E5)小10倍,因此在產(chǎn)品結構中常感到剛性不足,容易變形。 可以做成薄殼結(jié)構、夾層結構,也可通過高模量纖維或者做加強筋等形式來(lái)彌補(bǔ)。 長期(qī)耐溫性差 一般FRP不能在高溫下長期使用,通用聚(jù)酯(zhǐ)FRP在50℃以上強度就明顯下降,一般隻在100℃以下使用(yòng);通用型環(huán)氧FRP在60℃以上,強度有明(míng)顯下(xià)降。但可以選擇耐高溫(wēn)樹脂,使(shǐ)長期工作溫度在(zài)200~300℃是可(kě)能的(de)。
老(lǎo)化(huà)現象
老化現象是塑(sù)料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機(jī)械應力等作用下容易導致(zhì)性能下降。
剪切強(qiáng)度(dù)低
層間剪切強度是靠樹脂來承擔的,所以很低。可以(yǐ)通過選擇工藝、使用偶(ǒu)聯劑等方(fāng)法來提高層間粘結力,較為主要的是在產(chǎn)品設計時,盡量避免使層間受剪。
生產方(fāng)法
基本上分(fèn)兩大類,即濕法接觸型和幹法加壓(yā)成型。如按工藝(yì)特點來分(fèn),有手糊成型、層(céng)壓(yā)成型、RTM法、擠拉法、模壓成(chéng)型、纏繞成型等。手糊成型又包括手糊法、袋壓(yā)法、噴射法、濕糊低壓法和無模手(shǒu)糊法。
目前世界上使(shǐ)用繁(fán)多的成型方(fāng)法有以下四種。
①手糊法:主要使(shǐ)用國家有挪威、日本、英國、丹麥等。
②噴(pēn)射法:主要使用國家有瑞典、美國、挪(nuó)威等。
③模壓法:主要使用國家有(yǒu)德國等。
④RTM法(fǎ)(樹脂傳遞模塑):主要(yào)使用國家有歐美各國、日本。 還有:纖維纏繞成型法、拉擠成(chéng)型法和熱壓灌成型(xíng)法等等(děng)。
我國有百分之九(jiǔ)十以上(shàng)的FRP產品是手糊法生產的,其他有模壓法、纏繞法、層(céng)壓法等。日本的手(shǒu)糊法仍占百(bǎi)分之五(wǔ)十。從世界各國來看,手糊法(fǎ)仍占(zhàn)相當比重,說明它(tā)仍有生命力。手糊法(fǎ)的特點是用濕態樹(shù)脂成型,設備簡單,費用少,一次能糊10m以上的整體產品。缺點(diǎn)是機械化程度低,生產周期長,質量不穩定。我國從國外引(yǐn)進了擠拉、噴(pēn)塗、纏(chán)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。