玻璃钢知识培训讲义

2)化工、防腐及管道 玻璃钢具有较好的耐酸、耐碱、耐油性能，用它代替普 通钢材和不锈钢、铜、铅、铝等金属材料，制成各种玻 璃钢管道、贮槽、衬里、槽车、阀门、泵、反应釜、反 应塔、储罐等，已广泛应用于石油、化工、有色金属冶 炼，染料、制药、食品加工、合成纤维、造纸等方面， 解决了很多防腐难题。 3)船舶用玻璃钢 在造船工业中，玻璃钢的应用前景十分广泛。玻璃钢船 艇不但能节约木材，而且能耐海水的侵蚀，表面经适当 处理后，不易受海蛎子的腐蚀，综合经济十分显著。 1958年试制成功了第一条玻璃钢船以来，我国已先后 制造了各种工作艇、交通艇、救生艇、巡逻艇、侦察艇、 扫雷艇等，其中最大规格的船体长达43m，宽6m。
RTM成型法一般是指在一对由钢、铝或FRP制作的阴 阳模具的模腔内，预先放置增强材料 (包括预埋件 )， 夹紧后，从设置于适当位置的注入孔以比较低的压 力注入树脂，在常温至中温范围内使之与增强材料 一起固化，经脱模而得到的FRP制品的方法(注入压 力为0.2MPa-1MPa)。
将一副阴阳模安装在压力机上，物料在模腔中经过加热 加压，使之固化定型。模压法可分为热压法、冷压法。 生产工艺：将无规则的短切纤维(可用人工撒)夹在两层平 纹布中间，一起通过浸胶机的胶槽浸胶，并烘干。烘干 工艺是：温度， 90℃-100℃ ；时间，手工制作的先自 干 一 天 在 烘 10min-15min ， 浸 胶 机 浸 胶 的 洪 干 25min-35min。烘干后的片毡，包括面布在内都可以 成为模压料。布面可作为产品第二面层，可改善产品外 观。
(4)热绝缘性能良好
玻 璃 钢 热 导 率 低 ， 室 温 下 为 1.25—1.67kJ/(mhK) ， 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。
(5)可设计性好
可以根据需要，灵活地计出各种结构产品，来满足使用要求可以使 产品有很好的整体性。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的、 介电性好的、等等。
1)纤维含量 由于缠绕FRP的纤维含量高，可达80%，因而强度也高。 制成的压力容器比同体积的钢质容器轻40%—60%。强 度可达4000MPa，强度高的原因是因用了无捻粗纱，无 交织点，又无短切纤维的末端应力集中现象。纤维的取 向和数量可自由选取，便于大批量生产，质量稳定。 2)原材料影响 因是树脂和纤维的复合结构，有材料本身的影响，也有 用量多少影响，有材料的粘合及排列的影响，总之，有 着不可预见的因素影响。
(6)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，尤其对于形状复杂、 不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。
1)弹性模量低 FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢材(E=210GPa)小10倍， 因此在产品结构中常刚性不足，容易变形。可以通过做成 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。 2)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，一般只能在100℃以下使用；通用型环 氧FRP在60℃以上，强度明显下降。但可以选择高温树脂， 使长期工作温度在200~300℃是可能的。 3)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 沙雪雨、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。
3)产品设计 设计是综合性很强的技术问题，直接影响到产品 质量。 4)工艺过程的影响 这是直接的影响因素。工艺成型的过程，就是产 品质量的形成过程。缠绕工艺的局限性是：刚度 低，层间剪切强度低，强度的方向性比较明显， 即各向异性。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，是现代材 料家族中重要的一员，也是高新技术不可缺少的配套 基础材料。它不仅具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸 强度高、化学稳定性好等优良性能，还可以采用有机 涂覆处理技术来进行制品深加工及扩大制品的应用。 用玻璃纤维增强塑料已成为当今最热门的工业领域之 一即复合材料工业的主体。因而玻纤已被越来越广泛 地用于交通、运输、建筑、环保、石油、化工、电器、 电子、机械、航空、航天、核能、兵器等传统产业部 门和国防、高新技术部门。
FRP 的品种由所用的树脂而定。我国目前生产 FRP 常用的是聚酯，环氧，酚醛这三大树脂。
基体材料 不饱和聚酯树脂 环氧树脂 酚醛树脂 脲醛树脂胶粘剂 三聚氰胺与甲醛缩聚而成的热固性树脂 聚氨基甲酸酯 有机硅化合物 正丁基苯 聚丁二烯环氧树脂 名称 聚酯FRP 环氧FRP 酚醛FRP 尿醛FRP 三聚氰胺甲醛FRP 聚氨酯FRP 有机硅FRP 丁苯FRP 聚丁二烯FRP等
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，有手糊成型法、 RTM成型 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。 1. 手糊成型法 2. RTM成型法 3. 模压成型法 4. 缠绕成型法
手糊成型看起来方法简单，不需要过多的设备和工具， 但手糊成型恰恰是工艺要求严格，需要熟练的操作技术， 并不是简单的工艺方法。 手糊成型优点：手糊成型法是手工把玻璃纤维和树脂交 互铺层起来的方法。看起来方法原始，但制品的形状及 尺寸很少受到制约，模具费用也较低，因此对于品种变 化较多、生产数量又少的制品选用手糊法还是适合的。 手糊法是目前 FRP成型中最为重要的成型方法，估计今 后一段时间也会如此。 手糊成型不足：手糊成型可以使用便宜而且简单的模具 进行。但是，对操作者技能的依赖性较大，所以缺点是 制品质量分散、生产效率低。
玻璃纤维是美国于1893年研究成功的， 1938年实现工业化并作为商品出售。国外 已有60多年的发展历史，其产量、生产工 艺、品种规格和应用领域得到发展。特别 是20世纪60年代以来，由于新技术、新工 艺的出现，玻璃纤维得到了更广泛的应用， 并促进了玻纤工业的飞速发展。
国外玻纤自 20 世纪 70 年代发展的主要特点是：普遍采用 池窑拉丝新技术；大力发展多排孔拉丝工艺；用于玻璃 纤维增强塑料其直径逐渐向粗的方向发展，纤维直径达 14—24μm，甚至达 27μm；大量生产无碱纤维及无纺织 玻璃纤维织物；无捻粗纱的短切纤维毡片所占比例增加； 重要纤维—树脂界面的研究，偶联剂的品种不断增加， 玻璃纤维的前处理受到普遍重视。据不完全统计，现在 世界上有三十多个国家生产玻璃纤维，品种达 4000— 5000种，用途 4万种。玻璃纤维从总体上一直保持着较 高的增长速度，发展过程以年总平均 3%—5%的速度增 长，1996年世界总生产量达230万吨。
3、1966~1978用于军工，如导弹、发动机、飞机等头 罩、雷达罩；
4、1979~Biblioteka 今军民结合阶段。近年来，我国玻璃钢产品在建筑、化工、水陆交通、 民用、游乐等领域，都获得了较快的发展，在节能、 节水、“代钢”、“代木”中发挥了较好的作用， 取得了很大的经济效益和社会效益。 1)建筑用玻璃钢 自 60 年代后期以来，我国建筑用玻璃钢已取得长足 的发展，目前已初具规模，产品达数十种，用量约 占玻璃钢总产值的 1/3 左右，如玻璃钢波形瓦，地 板，墙壁，化工防腐车间地面、玻璃钢门窗等。
4)湿强度低 FRP长期在湿态下工作，强度下降50%左右，但是下 降有一定限度，而且干燥后又得到很大程度的恢 复。可通过选择树脂和工艺、使用偶联剂、增加 富树脂层或者设计时增加安全系数来克服。 5)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 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。
6)游乐器材用玻璃钢 玻璃钢游乐器材，近来发展很快。例如用玻璃钢制作水上滑梯，碰碰车， 钓鱼竿等。目前玻璃钢制成的游乐设备占游乐设备总量的1/3。 7)其他用途 用玻璃钢作餐桌、椅子、凳子、安全帽、电缆桥架等。 玻璃钢无磁性，不阻挡电磁波通过。用它来做导弹的雷达罩，就好比给 导弹戴上了一副防护眼镜，既不阻挡雷达的“视线”，又起到防护作 用 。现在，许多导弹和地面雷达站的雷达罩都是玻璃钢制造的。 随着手机通讯的广泛流行，玻璃钢广泛被应用于制造 2G 和 3G 天线外罩。 玻璃钢以其良好的可成形性能，外观的可美化性，起到了很好的小区美 化作用，这方面的产品有方柱线罩，仿真石，野外应用的美化树等玻 璃钢还为提高体育运动的水乎立下了汗马功劳。 玻璃钢也被大量应用在人们的生活方面，人们亲切地把它叫“玻璃钢”， 由于它的某些特殊品种仍能保留许多玻璃的优点，如透明性 ，于是人 们用它作为窗户玻璃，既能遮挡阳光中的紫外线，又能使居室明亮。 人们还把它用来制作各种坚固耐用的生活日常用品。如浴具、厨房用 具、梳洗用具等。
优点
1. 2. 3. 4. 5. 6. 轻质高强，比强度高 耐腐蚀性能好 电性能好 热性能良好 可设计性好 工艺性优良 1. 2. 3. 4. 5.
不足与缺点
弹性模量低 长期耐温性差 老化现象 湿强度低 层间剪切强度低
(1)轻质高强，比强度高 玻璃钢的密度一般在 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。 (2)耐腐蚀性能好 玻璃钢是良好的耐腐材料，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。 (3)电绝缘性能好 是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保持良 好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。
在我国的应用，从 1958 年开始兴办大小玻璃纤维工业， 带动了玻璃钢工业的兴起，当时主要是环氧玻璃钢、酚醛玻 璃钢。 1966 年常州 253 厂引进英国的树脂生产线，国内可 以解决原材料，为国内玻璃钢发展提供了原材料，我国玻璃 钢工业初步形成。