什么玻璃钢?玻璃钢是什么材料?

提起玻璃的特性,人们想到的首先是透明、坚硬,同时还具有耐高温以及耐腐蚀的良好性能,但易碎也是玻璃的特性。于是人们开始设想,如果能制造出一种材料,既具有玻璃的硬度、耐高温、抗腐蚀的性质,又能像钢铁一样坚硬不碎,那这种材料一定很有前途。

在经过科研人员的多次实验后,玻璃钢这种新型的复合材料终于问世了。

玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料,俗称FRP(Fiber Reinforced Plastics),即纤维增强复合塑料,是一种用玻璃纤维以及其制品作为增强材料,用合成树脂作为基体材料所制造出来的一种复合材料。因此玻璃钢与钢化玻璃并不是同一种物品,两者之间是有区别的,不可混为一谈。而玻璃钢本身,由于所使用的树脂品种不同,因此玻璃钢又分为聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢等多个品种。

据统计,玻璃钢的优势性能有以下几点:

轻质高强

玻璃钢的相对密度在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,其强度甚至可以与高级合金钢相比。

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。

不导电性

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,因此玻璃钢现在已渐渐广泛用于制造雷达天线罩。

热性能良好

FRP热导率低,只有一般金属材料的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。

工艺性优良

(1)可以根据产品所需求的形状、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,尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品,更能突出其工艺优越性。

当然,有出色的有点自然也有缺点,玻璃钢目前所存在的缺点主要在弹性模量低、长期耐温性差、老化现象较严重以及剪切强度低几个方面。

弹性模量低:因为玻璃钢的弹性模量比钢(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。

长期耐温性差:虽然玻璃钢导热性低,但依然不能在高温下长期使用,一般通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降,因此一般情况下只能在100℃以下使用。

老化现象较严重: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:由于玻璃钢的层间剪切强度是靠树脂来承担的,所以相对于其他材料来说其剪切强度比较低。

在制作工艺上,玻璃钢的制作工艺基本上分两大类,即湿法接触型和干法加压成型。但如果按照工艺特点来分,有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等,其中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。

此外世界上还有纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等工艺手法。目前我国有90%以上的产品是用手糊法生产的,根据权威调查统计,当前世界范围内手糊法仍然占据相当大的比重。手糊法的特点是用湿态树脂成型,因此对设备要求比较简单,且费用也少,一次能糊10m以上的整体产品。但是缺点是机械化程度太低、生产周期较长并且质量不够稳定。

我国已经开始从国外引进挤拉、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,模压法、缠绕法、层压法等先进的生产方式也会慢慢发展起来。

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