玻璃钢是近几十年来发展迅速的一种复合材料。玻璃纤维产量的70%都是用来制造玻璃钢。由于玻璃钢是一种复合材料,其性能的适应范围非常广泛,因此它的市场开发前景十分广阔。我国玻璃钢工业经过多年来的发展,已在国民经济各个领域中取得了成功的应用,例如采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇、游艇,以及汽车制造业等,节约了不少钢材,在经济建设中发挥了重要的作用。
玻璃钢学名纤维增强塑料,俗称FRP(Fiber Reinforced Plastics),即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP),碳纤维增强复合塑料(CFRP),硼纤维增强复合塑料等。玻璃钢是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料,由于所使用的树脂品种不同,有聚酯玻璃钢(用玻纤增强的不饱和聚酯树脂材料)、环氧玻璃钢(用玻纤增强的环氧树脂材料)、酚醛玻璃钢之别。
玻璃钢材料具有基体树脂所无法比拟的优异性能,例如材料的整体性、高机械性能、耐冲击性能、耐腐蚀性能、良好的介电性能和尺寸稳定性能以及材料的耐久性等等,这使得玻璃钢材料在各个领域,均获得了广泛的应用。
玻璃钢作为复合材料的一种,因其独特的性能优势,已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、广告展示、工艺礼品、建材卫浴、游艇泊船、体育用材、环卫工程等等相关十多个行业中广泛应用,又因其易造型可定制和色彩随意调配的特点,深受商家和销售者的青睐,占有越来越大的市场比分。目前常见的玻璃钢制品分类如下:
1、玻璃钢罐:玻璃钢储罐,盐酸储罐,硫酸储罐,反应罐,防腐储罐,化工储罐,运输储罐,食品罐,消防罐等;
2、玻璃钢管:玻璃钢管道bd半岛体育,玻璃钢夹砂管,玻璃钢风管,玻璃钢电缆管,玻璃钢顶管,玻璃钢工艺管等;
玻璃钢相对密度在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,强度可以与高级合金钢相比。因此,在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及其他需要减轻自重的制品应用中,具有卓越成效。通过使用万测TSE504C微机控制电⼦万能试验机进行试验,某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度能达到400Mpa以上。
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。它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。
FRP是优良的绝缘材料,可用来制造绝缘体,高频下仍能保证良好介电性,微波透过性良好,已广泛用于雷达天线) 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。在瞬时超高温情况下,玻璃钢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,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。
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。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,更能突出它的工艺优越性。
FRP的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1×105)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。因此可以做成薄壳结构、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。
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℃以下使用;通用型环氧FRP在60℃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。若想测试FPR制品在高温下的物理性能变化,可使用配备有高低温箱的万测TSE504C微机控制电⼦万能试验机进行试验,其中高低温箱可为试验提供-70℃~350℃区间内的环境温度。
老化现象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,玻璃钢在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。
玻璃钢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,最主要的是在产品设计时,尽量避免使层间受剪。