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玻璃鋼

更新時間:2019-04-08 14:36 點擊數:

玻璃鋼(FRP)亦稱作GFRP,即纖維強化塑料,一般指用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環氧樹脂與酚醛樹脂基體。以玻璃纖維或其製品作增強材料的增強塑料,稱謂為玻璃纖維增強塑料,或稱為玻璃鋼,不同於鋼化玻璃。
由於所使用的樹脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之別。質輕而硬,不導電,性能穩定,機械強度高,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。
玻璃鋼學名纖維增強塑料,俗稱FRP(Fiber Reinforced Plastics),即纖維增強複合塑料。根據采用的纖維不同分為玻璃纖維增強複合塑料(GFRP),碳纖維增強複合塑料(CFRP),硼纖維增強複合塑料等。它是以玻璃纖維及其製品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強材料,以合成樹脂作基體材料的一種複合材料。纖維增強複合材料是由增強纖維和基體組成。纖維(或晶須)的直徑很小,一般在10μm以下,缺陷較少又較小,斷裂應變約為千分之三十以內,是脆性材料,易損傷、斷裂和受到腐蝕。基體相對於纖維來說,強度、模量都要低很多,但可以經受住大的應變,往往具有粘彈性和彈塑性,是韌性材料。
折疊
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,而比強度可以與高級合金鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的製品應用中,都具有卓越成效。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,對大氣、水和一般濃度的酸、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
是優良的絕緣材料,用來製造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過性良好,已廣泛用於雷達天線罩。
熱性能良好
FRP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),隻有金屬的1/100~1/1000,是優良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下,是理想的熱防護和耐燒蝕材料,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,靈活地設計出各種結構產品,來滿足使用要求,可以使產品有很好的整體性。
(2)可以充分選擇材料來滿足產品的性能,如:可以設計出耐腐的,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。
工藝性優良
(1)可以根據產品的形狀、技術要求、用途及數量來靈活地選擇成型工藝。
(2)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性。
折疊缺點
彈性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍,但比鋼(E=2.1×10)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、夾層結構,也可通過高模量纖維或者做加強筋等形式來彌補。
長期耐溫性差
一般FRP不能在高溫下長期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降,一般隻在100℃以下使用;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,使長期工作溫度在200~300℃是可能的。
老化現象
老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,最主要的是在產品設計時,盡量避免使層間受剪。
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