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潍坊海正玻璃钢有限公司

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玻璃钢是什么材料?


来源:海正玻璃钢   点击数:

 

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。它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。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小,一般在10μm以下,缺陷较少又较小,断裂应变约为千分之三十以内,是脆性材料,易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说,强度、模量都要低很多,但可以经受住大的应变,往往具有粘弹性和弹塑性,是韧性材料。由于所使用的树脂品种不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬,不导电,性能稳定.机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。


玻璃钢分类

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;

玻璃钢管:玻璃钢管道,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;

塔器:干燥塔,洗涤塔,脱硫塔,酸雾净化塔,交换柱等;

卫生间:卫生间底盘,卫生间顶板。

其他:角钢,线槽,拉挤型材,三通,四通,玻璃钢格栅等。

玻璃钢罐玻璃钢管道玻璃钢塔器玻璃钢角钢.jpg

玻璃钢生产方法


基本上分两大类,即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分,有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。

目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。

①手糊法:主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。

②喷射法:主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。

③模压法:主要使用国家有德国等。

④RTM法(树脂传递模塑):主要使用国家有欧美各国、日本。

还有:纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等。

我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的,其他有模压法、缠绕法、层压法等。日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看,手糊法仍占相当比重,说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型,设备简单,费用少,一次能糊10m以上的整体产品。缺点是机械化程度低,生产周期长,质量不稳定。我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备,随着FRP工业的发展,新的工艺方法将会不断出现。

玻璃钢手糊工艺


玻璃钢材料优缺点


优点:

据统计,玻璃钢的特点主要有以下几个方面:

轻质高强

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,而比强度可以与高级合金钢相比。因此,在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中,都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。

耐腐蚀

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。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。

电性能好

是优良的绝缘材料,用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好,已广泛用于雷达天线罩。

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,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。

可设计性好

(1)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。

(2)可以充分选择材料来满足产品的性能,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。

工艺性优良

(1)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。

(2)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,更突出它的工艺优越性。


缺点:

弹性模量低

FRP的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1E5)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。

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。

长期耐温性差

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。

老化现象

老化现象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,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。

剪切强度低

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。


原理


复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起,组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。例如,单一种玻璃纤维,虽然强度很高,但纤维间是松散的,只能承受拉力,不能承受弯曲、剪切和压应力,还不易做成固定的几何形状,是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起,可以做成各种具有固定形状的坚硬制品,既能承受拉应力,又可承受弯曲、压缩和剪切应力。这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。由于其强度相当于钢材,又含有玻璃组分,也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能,象玻璃那样,历史上形成了这个通俗易懂的名称“玻璃钢”,这个名词是由原国家建筑材料工业部部长赖际发同志于1958 年提出的,由建材系统扩至全国。玻璃钢的含义就是指玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料,国外称玻璃纤维增强塑料。随着我国玻璃钢事业的发展,作为塑料基的增强材料,已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等,无疑地,这些新型纤维制成的增强塑料,是一些高性能的纤维增强复合材料,再用玻璃钢这个俗称就无法概括了。考虑到历史的由来和发展,通常采用玻璃钢复合材料,这样一个名称就较全面了。


玻璃钢性能


玻璃具有硬但易碎,具有很好的透明性以及耐高温、耐腐蚀等性能;同时钢铁很硬并且不易碎,也具有耐高温的特点。于是人们开始想,如果能制造一种既具有玻璃的硬度、耐高温、抗腐蚀的性质,又具有钢铁一样坚硬不碎的特点,那这种材料一定会大有用途。


人们经过研究试验,终于制出了这样一种复合材料。它,就是能与钢铁比肩而立的玻璃钢。


我们先来看一个试验,了解了解它的性能优良与否。在一个群山环抱、绿树成荫的山谷里,一次试验正在进行。远在二百米以外的掩体后的人们,眼睛都盯着山谷中央放着的一个氧气瓶。空气压缩机有节奏地转动着,通过合金钢管道向那

氧气瓶不断地充气。压力表上的指针牵动着每个人的心。读数从100—200—400—500渐渐上升,直到700公斤1平方厘米时,只听得一声震天巨响,氧气瓶爆炸了!周围的人们欢呼着跳起来:“成功了!”

氧气瓶是一种耐高压容器。它所承受的工作压力是150公斤/平方厘米。为了使用安全,制造时要求它能忍受三倍的工作压力,即450公斤/平方厘米。不爆裂,才算合格。上面试验的氧气瓶,远远超出了设计要求。这是用什么钢材制成的呢?是玻璃钢,更为确切的说,是玻璃与塑料复合在一起制成的。

玻璃是硬而脆的材料,一摔就碎,这带有玻璃名的玻璃钢经得起摔吗?于是又进行了新的试验。

将另一只玻璃钢氧气瓶充气到150公斤/平方厘米,然后从山顶上滚下山谷。它与嶙峋的岩石碰撞着,一直滚到谷底仍然没有爆裂。玻璃钢氧气瓶经过了质量鉴定考试。

一般玻璃的耐拉强度只有普通钢材的八分之一。把玻璃融化,拉成只有头发直径的十几分之一那么细的玻璃纤维,原来又硬又易碎的玻璃就变成了又软又耐拉的玻璃纤维,其耐拉强度可增加十几倍。

大家都知道,水泥块耐压,钢材耐拉。用钢材作筋骨,水泥砂石作肌肉,让它们凝为一体,互相取长补短,变得坚强无比——这就是钢筋混凝土。

同样,如我们用玻璃纤维作筋骨,用合成树脂(酚醛塑料、环氧树脂及聚酯树脂)作肌肉,让它们凝为一体,制成的材料,其抗拉强度可与钢材相媲美—因此得名叫玻璃钢。

 

 

 

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