玻璃钢的材质说明

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1、纤维增强环氧树脂复合材料（玻璃钢）成型工艺及应用 一、前言相比传统材料，复合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大战以来发展很快。尽管产量小（据法国Vetrotex公司统计，2003年全球复合材料达700万吨），但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%，以中国（含台湾省）、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻班纤维增强塑料（玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”）逾90万吨，已居世界第二位（美国2003年为169万吨，日本不足70万吨）

2、。复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成：增强材料：在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能，如玻璃钢中的玻璃纤维，CFRP（碳纤维增强塑料）中的碳纤维素就是增强材料。基体：构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢（GRP）中的树脂（本文谈到的环氧树脂）就是基体。按基体材料不同，复合材料可分为三大类：树脂复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。环氧树脂基复合材料的优点：1、为什么采用环氧树脂做基体？1）固化收缩率代低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%；2）粘结力强；3）有B阶段，有利于生产工艺

3、；4）可低压固化，挥发份甚低；5）固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。6）值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯树脂为佳，然耐酸性差；固化后一般较脆，韧性较差。2、环氧玻璃钢性能（按ASTM）以FW（纤维缠绕）法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例，将其与钢比较。表1GF/EPR与钢的性能比较(准确性值得商榷，请参看相关资料)  项 目玻璃含量GF/EPR（玻纤含量80wt%）AISI1008冷轧钢 项 目玻璃含量GF/EPR（玻纤含量80wt%）AISI1008冷轧钢相对密度/V2.087.86 燃烧性（UL

4、-94）V-O/拉伸强度551.6MPa331.0MPa 比热容535J/kg•k233J/kg•k拉伸模量27.58GPa206.7GPa 膨胀系数4.0×10-6k-16.7×10-6k-1伸长率1.6%37.0% 热变形温度204ºC(1.82MPa)/弯曲强度699.5MPa/ 热导率1.85W/m•k33.7W/m•k弯曲模量34.48GPa/ 介电强度11.8×106V/m/压缩强度310.3MPa331.0MPa 吸水率0.5%(24h)/悬臂梁冲击强度2385J/m/    表2几种常用材料与复合材料的比强度和比模量(准确性

5、值得商榷，请参看相关资料) 材料名称密度g/cm3拉伸强度×104MPa弹性模量×106MPa比强度×106cm比模量×109cm钢7.810.1020.590.130.27铝2.84.617.350.170.26钛4.59.4111.180.210.25玻璃钢2.010.403.920.530.21碳纤维/环氧树脂1.4514.7113.73//碳纤维/环氧树脂1.610.4923.54//芳纶纤维/环氧树脂1.413.737.85//2.113.5320.59//硼纤维/环氧树脂硼纤维/铝2.659.8119.610.750.2    

6、     图1复合材料的比强度与比刚性二、纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介1、手糊成型(handlayup)图2手糊成型示意图(1)概要依次在模具表面上施加脱模剂胶衣一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)一层纤维增强材料(玻纤、芳纶、碳纤维......)，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到制品的设计厚度。树脂因聚合反应，常温固化。可加热加速固化。(2)原材料树脂不饱和聚酯树脂、已烯基酯树脂、环氧树脂、

7、酚醛树脂等。纤维玻纤、碳纤、芳纶等。虽然厚的芳纶织物难于手工将树脂浸透，亦可用。芯材任意。(3)优点1)适合少量生产；2)可室温成型，设备投资少，模具折旧费低；3)可制造大型制品和型状复杂产品；4)树脂和增强材料可自由组合，易进行材料设计；5)可采用加强筋局部增强，可嵌入金属件；6)可用胶衣层获得具有自由色彩和光泽的表面(如开模成型则一面不平滑)；7)玻纤含量较喷射成型高。无捻粗纱布50%左右织物35%-45%短切原丝毡30%-40%(4)缺点1)属于劳动密集型生产，产品质量由工人训练程度决定；2)玻纤含量不可能太高；树脂需要粘度较低才易手

8、工操作，溶剂/苯乙烯量高，力学与热性能受限制；3)手糊用树脂分子量低；通常可能较分子量高的树脂有害于人的健康和安全。(5)典型产品舰艇、风力发电机叶片、游乐设备、冷却塔壳体、建筑