玻璃纤维加强塑料(FRP)俗称玻璃钢,是种以璃纤维玻加强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体材料的复合塑料。作为复合材料的一种,玻璃钢因其独到的性能优势,在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、建材卫浴和环卫工程等等相干行业中得到了普遍应用。
依据所采用的纤维不同,玻璃纤维加强塑料分为玻璃纤维加强复合塑料(GFRP)、碳纤维加强复合塑料(CFRP)和硼纤维加强复合塑料等。它以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)为加强材料,以合成树脂为基体材料。纤维加强复合材料是由加强纤维和基体组成的。纤维(或晶须)的直径很小,一般小于10微米,是脆性材料,易损伤、断裂和受腐蚀。基体具有黏弹性和弹塑性,是韧性材料。
玻璃纤维加强塑料的相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,但拉伸强度却靠近以至超过碳素钢,强度可以与高级合金钢媲美。因而,玻璃纤维加强塑料在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其余需要减轻自重的制品中应用普遍。某些环氧玻璃钢的拉伸、弯曲和压缩强度以至能达到400兆帕以上。
主要缺点:
1.弹性模量小 弹性模量比木料大两倍,但比钢小,因而产品刚性不足,容易变形。但可以做成薄壳结构或夹层结构,也可经过高模量纤维或做增强筋等形式来弥补。
2.长期耐温性差 FRP一般不能在高温下长期使用,通用型聚酯FRP在50℃以上时强度就会明显下降,一般只在100℃以下使用;通用型环氧FRP在60℃以上时强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂,使其长期工作温度坚持在200℃~300℃之间。
3.层间剪切强度低 层间剪切强度是靠树脂来承担的,所以很低。可以经过选择工艺、使用偶联剂等办法来加强层间黏结力,在产品设计时应尽量防止层间受损。
主要优点:
1.耐腐蚀性能好 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御力,已被应用于化工防腐的方方面面,正在代替碳钢、不锈钢、木料、有色金属等。
2.介电性能好 是优良的绝缘材料,可用来制造绝缘体。高频下仍能维持良好介电性。
3.热性能良好 热导率低,室温下为1.25千焦/(米·时·开)~1.67千焦/(米·时·开),只有金属的1/100~1/1000,是优良的绝热材料。在刹时超高温情况下,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击。
4.可设计性强 可充分选择多种材料来满足不同产品的特性,如可以设计成耐腐的、耐刹时高温的、产品某方面有特别高强度的、介电性特别好的等各类种类。
5.工艺性优良 可依据产品的形状、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,特别是对形状复杂、不容易成型、数量少的产品来讲,其工艺更显优越。
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