玻璃鋼(FRP)材質:玻璃鋼(FRP)亦稱(chēng)作GRP,即纖維強化(huà)塑料(liào),玻(bō)璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增強材料、合成樹脂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(shù)脂品種(zhǒng)不同,因此有聚酯玻璃(lí)鋼、環氧玻璃鋼(gāng)、酚醛玻璃鋼之稱。質輕而硬,不導電,機械(xiè)強度高,回收利用少,耐腐蝕。可以代替鋼材製造機器零(líng)件和(hé)汽(qì)車、船舶外殼等。
采用玻璃鋼複合材料的概念(niàn)是指一種材料不能滿足(zú)使用要求,需(xū)要由兩種或兩種以上的材料複合在一起,組成另一種能滿(mǎn)足人們要求的材料,即複合材料(liào)。例如,單一種玻璃(lí)纖維,雖然強度很高,但纖(xiān)維間是鬆散的,隻能承受(shòu)拉力,不能承受彎曲、剪切和壓應力,還不(bú)易做(zuò)成固定的幾何形狀,是鬆軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起(qǐ),可以做成各種(zhǒng)具有固定形狀的堅硬製品,既能(néng)承受拉應力,又可承受(shòu)彎曲、壓縮和剪切應力。這就組成了玻璃纖維增強的(de)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、電絕緣、隔熱等性能,象玻璃那樣,曆史上形成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(lài)際發同誌(zhì)於1958年提出的,由建材係統擴至全國。隨著我國玻璃(lí)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(dào)碳纖維、硼纖維、芳綸(lún)纖維、氧化鋁纖(xiān)維(wéi)和(hé)碳化矽纖維等,無疑地,這些新型纖維製(zhì)成(chéng)的增(zēng)強塑料,是一(yī)些(xiē)高性能的纖維增強複合材料,再用玻璃鋼這個(gè)俗稱就無法概括了。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,而比強度可以與高等合金鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其(qí)他需要減輕自重(chóng)的製品應用(yòng)中,都具有卓絕成效。某些環氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達到400Mpa以上。
耐腐蝕
FRP是良好的耐腐材料,對大(dà)氣、水和一(yī)般濃度的酸(suān)、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個方麵,正在取代碳鋼、不鏽鋼、木材、有(yǒu)色金屬等。
電性能好
是優良的絕緣材料,用來製造絕緣體。高頻下仍(réng)能保護良(liáng)好介電性。微波透過性良好,已廣(guǎng)泛用(yòng)於雷達天線罩。
熱(rè)性能良好
F
RP熱導率低,室溫(wēn)下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),隻有金屬(shǔ)的1/100~1/1000,是優良的絕(jué)熱(rè)材料。在瞬時(shí)高溫情況下,是理想的熱防(fáng)護和耐燒(shāo)蝕材料,能保護宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的衝刷。
可設計性好
1)可以根據需要,靈活地設計(jì)出各種結構產品,來滿足使用(yòng)要求,可以使產(chǎn)品(pǐn)有(yǒu)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(fǔ)的,耐瞬時高溫的、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、用途及數量(liàng)來靈活地選擇成型工(gōng)藝。
4)工藝簡單,可以一次成(chéng)型,經濟效果突出,尤其對形狀複雜、不(bú)易成型的數量少的產品,更突出它的(de)工藝優越性。
缺點
彈性模(mó)量低
FRP的彈性模量比木材(cái)大兩(liǎng)倍,但比鋼(E=2.1E5)小10倍,因此(cǐ)在產品結構中常(cháng)感到剛性不足,容易變形(xíng)。 可以做(zuò)成薄殼結(jié)構、夾層結構(gòu),也(yě)可通(tōng)過高模量(liàng)纖(xiān)維或(huò)者做加強筋等形式來彌補。 長期(qī)耐溫性差 一般FRP不能在高溫下長期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強度(dù)就明顯下降,一(yī)般隻在100℃以下(xià)使用;通用(yòng)型環氧FRP在60℃以上,強度有明顯下降。但(dàn)可以選擇耐高溫樹脂,使長期(qī)工作溫度(dù)在200~300℃是可能的。
老化現象
老(lǎo)化現象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導致性能下降。
剪切強度低
層間剪切強度是靠樹脂來承擔的,所以很低。可以通過選擇工藝、使用偶聯劑等方法來提高層間粘結力,較為(wéi)主要的是在產品設(shè)計時,盡量避免使層間受剪。
生產(chǎn)方法(fǎ)
基本上分兩大類,即(jí)濕法接觸型和幹(gàn)法加壓成型。如按工藝特點來分,有(yǒu)手糊成型、層壓成型、RTM法、擠(jǐ)拉法、模壓成型、纏繞成型(xíng)等(děng)。手(shǒu)糊成型又包(bāo)括手糊法、袋(dài)壓法、噴射法、濕糊(hú)低壓法和無模手糊法。
目(mù)前世界上使用繁多的成(chéng)型方法有以(yǐ)下四種。
①手糊法:主要使用國家有挪威、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:主要使用國家有德(dé)國等。
④RTM法(樹脂(zhī)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(jǐ)成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(pǐn)是手糊法生產的,其他有模壓法、纏繞法、層壓法等。日本的手糊法仍占百分之五十。從世界各國來看,手(shǒu)糊法仍占相當比重,說明(míng)它仍有生命力。手糊法的特點是用濕態樹脂成(chéng)型,設備簡單,費用少,一次能糊10m以上的整體產(chǎn)品(pǐn)。缺點是機械化程度低,生產周期長,質量不穩定。我國從國外引進了擠拉、噴塗、纏繞等工藝設備,隨著FRP工業的發展,新的(de)工藝方法將會不斷(duàn)出現。