玻璃鋼(FRP)亦稱(chēng)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(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂基體。以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料,稱(chēng)謂為玻璃纖維增強塑料,或稱(chēng)為玻璃鋼,不同于鋼化玻璃。
由于所使用的樹(shù)脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之別。質(zhì)輕而硬,不導電,性能穩定,機械強度高,回收利用少,耐腐蝕??梢源驿摬闹圃鞕C器零件和汽車(chē)、船舶外殼等。
玻璃鋼學(xué)名纖維增強塑料,俗稱(chēng)FRP(Fiber Reinforced Plastics),即纖維增強復合塑料。根據采用的纖維不同分為玻璃纖維增強復合塑料(GFRP),碳纖維增強復合塑料(CFRP),硼纖維增強復合塑料等。它是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強材料,以合成樹(shù)脂作基體材料的一種復合材料。纖維增強復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?xún)?,是脆性材料,易損傷、斷裂和受到腐蝕?;w相對于纖維來(lái)說(shuō),強度、模量都要低很多,但可以經(jīng)受住大的應變,往往具有粘彈性和彈塑性,是韌性材料。
玻璃鋼產(chǎn)品分類(lèi):
玻璃鋼罐:玻璃鋼儲罐,鹽酸儲罐,硫酸儲罐,反應罐,防腐儲罐,化工儲罐,運輸儲罐,食品罐,消防罐等;
玻璃鋼管:玻璃鋼管道,玻璃鋼夾砂管,玻璃鋼風(fēng)管,玻璃鋼電纜管,玻璃鋼頂管,玻璃鋼工藝管等;
塔器:干燥塔,洗滌塔,脫硫塔,酸霧凈化塔,交換柱等;
衛生間:衛生間底盤(pán),衛生間頂板。
其他:角鋼,線(xiàn)槽,拉擠型材,三通,四通,玻璃鋼格柵等。
優(yōu)點(diǎn)
輕質(zhì)高強
相對密度在1.5~2.0之間,只有碳鋼的1/4~1/5,可是拉伸強度卻接近,甚超過(guò)碳素鋼,而比強度可以與合金鋼相比。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制品應用中,都具有成效。某些環(huán)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(lèi)和溶劑都有較好的抵抗能力。已應用到化工防腐的各個(gè)方面,正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
電性能好
是優(yōu)良的絕緣材料,用來(lái)制造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過(guò)性良好,已廣泛用于雷達天線(xiàn)罩。
熱性能良好
FRP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金屬的1/100~1/1000,是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時(shí)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沖刷。
可設計性好
(1)可以根據需要,靈活地設計出各種結構產(chǎn)品,來(lái)滿(mǎn)足使用要求,可以使產(chǎn)品有很好的整體性。
(2)可以充分選擇材料來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能,如:可以設計出耐腐的,耐瞬時(shí)高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強度的、介電性好的,等等。
工藝性?xún)?yōu)良
(1)可以根據產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數量來(lái)靈活地選擇成型工藝。
(2)工藝簡(jiǎn)單,可以一次成型,經(jīng)濟效果突出,尤其對形狀復雜、不易成型的數量少的產(chǎn)品,更突出它的工藝優(yōu)越性。
缺點(diǎn)
彈性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍,但比鋼(E=2.1×105)小10倍,因此在產(chǎn)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(guò)高模量纖維或者做加強筋等形式來(lái)彌補。
長(cháng)期耐溫性差
一般FRP不能在高溫下長(cháng)期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降,一般只在100℃以下使用;通用型環(huán)氧FRP在60℃以上,強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹(shù)脂,使長(cháng)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(xiàn)、風(fēng)沙雨雪、化學(xué)介質(zhì)、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(shù)脂來(lái)承擔的,所以很低??梢酝ㄟ^(guò)選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等方法來(lái)提高層間粘結力,主要的是在產(chǎn)品設計時(shí),盡量避免使層間受剪。