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玻璃纤维增强塑料

补充:0  浏览:2762  发布时间:2013-5-6


  玻璃钢(也称玻璃纤维增强塑料,国际公认的缩写符号为GFRP或FRP),是一种品种繁多,性能各别,用途广泛的复合材料。它是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺,制作而成的一种功能型的新型材料。
  性能特点
  玻璃钢材料具有重量轻,比强度高,耐腐蚀,电绝缘性能好,传热慢,热绝缘性好,耐瞬时超高温性能好,以及容易着色,能透过电磁波等特性。与常用的金属材料相比,它还具有如下的特点∶
  由于玻璃钢产品,可以根据不同的使用环境及特殊的性能要求,自行设计复合制作而成,因此只要选择适宜的原材料品种,基本上可以满足各种不同用途对于产品使用时的性能要求。因此,玻璃钢材料是一种具有可设计性的材料品种。



相关规格


  玻璃钢产品,制作成型时的一次性,更是区别于金属材料的另一个显著的特点。只要根据产品的设计,选择合适的原材料铺设方法和排列程序,就可以将玻璃钢材料和结构一次性地完成,避免了金属材料通常所需要的二次加工,从而可以大大降低产品的物质消耗,减少了人力和物力的浪费。
  玻璃钢材料,还是一种节能型材料。若采用手工糊制的方法,其成型时的温度一般在室温下,或者在100℃以下进行,因此它的成型制作能耗很低。即使对于那些采用机械的成型工艺方法,例如模压、缠绕、注射、RTM、喷射、挤拉等成型方法,由于其成型温度远低于金属材料,及其他的非金属材料,因此其成型能耗可以大幅度降低。这种技术是用化学性质而制成的。
  简介及优缺点
  玻璃纤维增强塑料(FRP)是一种以玻璃纤维增强不饱和聚酯、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,玻璃钢因其独特的性能优势,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关行业中得到了广泛应用。
  根据所采用的纤维不同,玻璃纤维增强塑料分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP)、碳纤维增强复合塑料(CFRP)和硼纤维增强复合塑料等。它以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)为增强材料,以合成树脂为基体材料。纤维增强复合材料是由增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。
  玻璃纤维增强塑料的相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,但拉伸强度却接近甚至超过碳素钢,强度可以与高级合金钢媲美。某些环氧玻璃钢的拉伸、弯曲和压缩强度甚至能达到400兆帕以上。
  主要缺点:
  1.弹性模量小 2.长期耐温性差3.层间剪切强度低
  主要优点:
  1.耐腐蚀性能好 2.介电性能好 3.热性能良好 4.可设计性强 5.工艺性优良
  应用前景
  与传统的金属材料及非金属材料相比,玻璃钢材料及其制品,具有强度高,性能好,节约能源,产品设计自由度大,以及产品使用适应性广等特点。因此,在一定意义上说,玻璃钢材料是一种应用范围极广,开发前景极大的材料品种之一。
  我国的玻璃钢工业,已经具备了一定的规模,在产品的品种数量及产量方面,以及在技术水平方面,均已经取得了巨大的进展,在国民经济建设中发挥了重要的作用。
  工艺方法
  玻璃钢的成型工艺方法,有很多种方法。其中有最简单易学的手工糊制方法,也有比较容易建立的模压工艺成型方法;也有必须经过专门设计、专业制造的纤维缠绕成型方法;更有一些综合注射、真空、预成型增强材料或预设垫料的几种模塑方法;以及为了达到制品高性能指标而设计制造的,由计算机进行程序控制的先进的自动化成型方法。
  由此可见,玻璃钢制品的制作成型方法有很多种,它们的技术水平要求相差很大,其对原材料、模具、设备投资等的要求,也各不相同,当然它们所生产产品的批量和质量,也不会相同。
  国内外常用的玻璃钢制作成型方法,有手糊成型工艺、喷射成型工艺、模压成型工艺、模压料成型工艺、纤维缠绕成型工艺、卷管成型工艺、袋压成型工艺、树脂浇铸及注射成型工艺、RTM成型工艺、拉挤成型工艺、板材及管道连续成型工艺、增强反应注射模塑成型工艺、弹性体贮脂模塑成型工艺,以及胶接和连接技术、夹层结构制作技术等。
  现把几种常用的玻璃钢的成型方法的特点介绍如下∶
  手糊制作方法
  设备投资低,产品形状的限制因素少,适合小批量生产。它的生产条件是需要制作产品的模具,并掌握手糊工艺的技术要领。但是,这种制作方法所制成的产品,质量不够稳定,产品的质量档次不够高,较难满足某些产品的性能要求。
  喷射成型方法
  一种借助于喷射机器的手工积层的方法。该方法具有效率高、成本低的特点,有逐步取代传统的手糊工艺的趋势。其产品的整体性强,没有搭接缝,且制品的几何尺寸基本上没有受到限制,成型工艺不复杂,材料配方能保持一定的准确性。其不足之处,在于制品的质量在很大程度上,取决于操作工人的生产技能。另外,喷射所造成的污染,一般均大于其他的工艺方法。
  缠绕工艺方法
  将浸渍过树脂的连续纤维,按一定的规律缠绕到芯模上,层叠至所需的厚度,固化后脱模,即成制品。该方法的特点,是可按产品承受应力情况来设计纤维的缠绕规律,使之充分发挥纤维的抗拉强度,并且容易实现机械化和自动化,产品质量较为稳定,若配用不同的树脂基体和纤维的有机复合,则可获得最佳的技术经济效果。纤维缠绕工艺,可成功地应用于制作玻璃钢管道、贮罐、气瓶、风机叶片、撑高跳竿、电线竿、羽毛球拍等的制品。
  成型工艺
  其压制工艺和设备条件基本相同,前者采用浸胶布作为模压料,而后者采用片状、团状、散状的模压料,首先将一定量的模压料置于金属对模中,而后在一定温度和压力下成型制得所需的玻璃钢制品。这种生产成型方法,所制得的产品尺寸精确,表面光洁,可一次成型,生产效率较高,且产品质量较为稳定,适合于大批量制作各种小型玻璃钢制品。其不足之处是模具的设计和制造较为复杂,生产初期的投资较高,且制件受设备的限制较为突出。
  拉挤成型方法
  在牵引装置牵引下,使浸渍树脂的纤维增强材料,先在模具中预成型,并经加热使之固化成型,制成玻璃钢型材,最后切割成所需长度的玻璃钢制品。该种成型工艺方法,具有以下明显的特点∶首先它可以制作几何形状复杂的制品,尤其对于特小型或特大型制品,该工艺方法具有其他方法所无法比拟的优越性;其次只要经过合理的产品设计、工艺设计,某些高性能复合材料的制作,在拉挤工艺中就可得以实现;另外,拉挤工艺方法,尤其适合于开发制作各种热塑性玻璃钢制品;加之由于拉挤速度日趋加快,因此拉挤工艺的生产效率很高,作为连续生产的先进方法之一,为实现玻璃钢的工业化生产开辟了一条有效的途径。但是也必须指出,建立拉挤生产工艺方法的要求比较高,例如其设备投资较大,模具设计较为复杂,工艺条件的控制及对原材料的性能要求较为严格,这些都是建立拉挤成型工艺的困难之处。
  工艺的选择
  在上述玻璃钢的制作成型技术方法中,每一种技术均有其自身的特点。生产企业在选择确定采用何种工艺方法时,需根据企业的基本情况及生产产品的情况,如生产产品的批量及其质量要求,以及企业的技术基础和生产资金情况等因素进行综合考虑。
  假如,企业拟准备签订一批玻璃钢桌椅的业务,由于采用手糊、模压、RTM工艺均可以制作玻璃钢桌椅,这时需根据企业和产品的实际情况来加以确定,以便获得最适宜的生产投入、产品质量及经济效益之间的关系。

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