玻璃鋼(FRP)亦稱作GRP,即纖維強(qiáng)化塑料,一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料,稱謂為玻璃纖維增強(qiáng)塑料,或稱謂玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質(zhì)輕而硬,不導(dǎo)電,機(jī)械強(qiáng)度高,回收利用少,耐腐蝕。可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。玻璃鋼學(xué)名玻璃纖維增強(qiáng)塑料。它是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強(qiáng)材料,
以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。復(fù)合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求,需要由兩種或兩種以上的材料復(fù)合在一起,組成另一種能滿足人們要求的材料,即復(fù)合材料。例如,單一種玻璃纖維,雖然強(qiáng)度很高,但纖維間是松散的,只能承受拉力,不能承受彎曲、剪切和壓應(yīng)力,還不易做成固定的幾何形狀,是松軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起,可以做成各種具有固定形狀的堅(jiān)硬制品,既能承受拉應(yīng)力,又可承受彎曲、壓縮和剪切應(yīng)力。這就組成了玻璃纖維增強(qiáng)的塑料基復(fù)合材料。由于其強(qiáng)度相當(dāng)于鋼材,又含有玻璃組分,也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐腐蝕、電絕緣、隔熱等性能,象玻璃那樣,歷*形成了這個通俗易懂的名稱“玻璃鋼”,這個名詞是由原國家建筑材料工業(yè)部部長賴際發(fā)同志于1958 年提出的,由建材系統(tǒng)擴(kuò)至全國,現(xiàn)在還普遍地采用著。由此可見,玻璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增強(qiáng)材料、合成樹脂作粘結(jié)劑的增強(qiáng)塑料,國外稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料。隨著我國玻
璃鋼事業(yè)的發(fā)展,作為塑料基的增強(qiáng)材料,已由玻璃纖維擴(kuò)大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等,無疑地,這些新型纖維制成的增強(qiáng)塑料,是一些高性能的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,再用玻璃鋼這個俗稱就無法概括了??紤]到歷史的由來和發(fā)展,通常采用玻璃鋼復(fù)合材料,這樣一個名稱就較全面了。
理化性能
玻璃具有硬而易碎,具有很好的透明性以及耐高溫、耐腐蝕等性能;同時鋼鐵很硬并且不易碎,也具有耐高溫的特點(diǎn)。于是人們開始想,如果能制造一種既具有玻璃的硬度、耐高溫、抗腐蝕的性質(zhì),又具有鋼鐵一樣堅(jiān)硬不碎的特點(diǎn),那這種材料一定會大有用途。
人們經(jīng)過研究試驗(yàn),終于制出了這樣一種復(fù)合材料。它,就是能與鋼鐵比肩而立的玻璃鋼。 FRP的生產(chǎn)方法 基本上分兩大類,即濕法接觸型和干法加壓成型。如按工藝特點(diǎn)來分,有手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓成型、纏繞成型等。手糊成型又包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無模手糊法。
目前世界上使用多的成型方法有以下四種。
?、偈趾ǎ褐饕褂脟矣信餐?、日本、英國、丹麥等。
?、趪娚浞ǎ褐饕褂脟矣腥鸬洹⒚绹?、挪威等。
?、勰悍ǎ褐饕褂脟矣械聡取?/span>
?、躌TM法(樹脂傳遞模塑):主要使用國家有歐美各國、日本。
還有:纖維纏繞成型法 拉擠成型法 和 熱壓灌成型法 等等
我國有90%以上的FRP產(chǎn)品是手糊法生產(chǎn)的,其他有模壓法、纏繞法、層壓法等(見第十一章)。日本的手糊法仍占50%。從世界各國來看,手糊法仍占相當(dāng)比重,說明它仍有生命力。手糊法的特點(diǎn)是用濕態(tài)樹脂成型,設(shè)備簡單,費(fèi)用少,一次能糊10m以上的整體產(chǎn)品。缺點(diǎn)是機(jī)械化程度低,生產(chǎn)周期長,質(zhì)量不穩(wěn)定。近年來,我國從國外引進(jìn)了擠拉、噴涂、纏繞等工藝設(shè)備,隨著FRP工業(yè)的發(fā)展,新的工藝方法將會不斷出現(xiàn)。
用途
玻璃鋼是近五十多年來發(fā)展迅速的一種復(fù)合材料。玻璃纖維的產(chǎn)量的70%都是用來制造玻璃鋼。玻璃鋼硬度高,比鋼材輕得多。噴氣式飛機(jī)上用它作油箱和管道,可減輕飛機(jī)的重量。登上月球的宇航員們,他們身上背著的微型氧氣瓶,也是用玻璃鋼制成的。玻璃鋼加工容易,不銹不爛,不需油漆。我國已廣泛采用玻璃鋼制造各種小型汽艇、救生艇、游艇,以及汽車制造業(yè)等,節(jié)約了不少鋼材。由于玻璃鋼是一種復(fù)合材料,其性能的適應(yīng)范圍非常廣泛,因此它的市場開發(fā)前景十分廣闊。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,目前世界各國開發(fā)的玻璃鋼產(chǎn)品的種類已達(dá)4萬種左右。雖然各國均根據(jù)本國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況,開發(fā)的方向各有側(cè)重,但基本上均已涉及到各個工業(yè)部門。我國玻璃鋼工業(yè)經(jīng)過四十多年來的發(fā)展,也已在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中取得了成功的應(yīng)用,在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用?,F(xiàn)將玻璃鋼主要的應(yīng)用領(lǐng)域,粗略地概括如下: 建筑行業(yè):冷卻塔、玻璃鋼門窗New、建筑結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)設(shè)備及裝飾件、玻璃鋼平板、波形瓦、裝飾板、衛(wèi)生潔具及整體衛(wèi)生間、桑拿浴室、沖浪浴室,建筑施工模板、儲倉建筑,以及太陽能利用裝置等等。 化學(xué)化工行業(yè):耐腐蝕管道、貯罐貯槽、耐腐蝕輸送泵及其附件、耐腐閥門、格柵、通風(fēng)設(shè)施,以及污水和廢水的處理設(shè)備及其附件等等。 汽車及鐵路交通運(yùn)輸行業(yè):汽車殼體及其他部件,全塑微型汽車,大型客車的車體外殼、車門、內(nèi)板、主柱、地板、底梁、保險杠、儀表屏,小型客貨車,以及消防罐車、冷藏車、拖拉機(jī)的駕駛室及機(jī)器罩等;在鐵路運(yùn)輸方面,有火車窗框、車內(nèi)頂彎板、車頂水箱、廁所地板、行李車車門、車頂通風(fēng)器、冷藏車門、儲水箱,以及某些鐵路通訊設(shè)施等;在公路建設(shè)方面,有交通路標(biāo)、路牌、隔離墩、公路護(hù)欄等等。 船艇及水上運(yùn)輸行業(yè):內(nèi)河客貨船、捕漁船、氣墊船、各類游艇、賽艇、高速艇、救生艇、交通艇,以及玻璃鋼航標(biāo)浮鼓及系船浮筒等等。 電氣工業(yè)及通訊工程:有滅弧設(shè)備、電纜保護(hù)管,發(fā)電機(jī)定子線圈和支撐環(huán)及錐殼,絕緣管、絕緣桿,電動機(jī)護(hù)環(huán),高壓絕緣子,標(biāo)準(zhǔn)電容器外殼,電機(jī)冷卻用套管,發(fā)電機(jī)擋風(fēng)板等強(qiáng)電設(shè)備;配電箱及配電盤,絕緣軸,玻璃鋼罩等電器設(shè)備;印刷線路板、天線、雷達(dá)罩等電子工程應(yīng)用。 近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以及人民生活水平的提高,許多民用玻璃鋼產(chǎn)品大量地被開發(fā),例如許多城市雕塑、工藝美術(shù)造型,快餐桌椅、摩托車部件、玻璃鋼花盆、安全帽、游樂設(shè)備、家用電器外殼等,都成功地被大量應(yīng)用。
可制作玻璃鋼瓦,又稱透明瓦.是和鋼結(jié)構(gòu)配套使用的采光材料,其主要由高性能上膜、強(qiáng)化聚脂和玻璃纖維組成,其中上膜要起到很好的抗紫外線抗靜電的作用,抗紫外線是為了保護(hù)FRP采光板的聚酯不發(fā)黃老化,過早失透光特性??轨o電是為了保證表面的灰塵輕易被雨水沖走或被風(fēng)吹走,維持清潔美觀的表面。由于其穩(wěn)定的質(zhì)量、經(jīng)久耐用的特點(diǎn),深受顧客的歡迎,產(chǎn)品可廣泛使用在工業(yè)/商業(yè)/民用建筑額屋面和墻面
電影界用來做道具,既方便快捷,又省成本.可以仿制很多種材料效果.受到人們的歡迎.化工廠也采用酚醛樹脂 的玻璃鋼代替不銹鋼做各種耐腐蝕設(shè)備,大大延長了設(shè)備壽命。玻璃鋼無磁性,不阻擋電磁波通過。用它來做導(dǎo)彈的雷達(dá)罩,就好比給導(dǎo)彈戴上了一副防護(hù)眼鏡,既不阻擋雷達(dá)的“視線”,又起到防護(hù)作用 ?,F(xiàn)在,許多導(dǎo)彈和地面雷達(dá)站的雷達(dá)罩都是玻璃鋼制造的。進(jìn)入21世紀(jì),根據(jù)玻璃鋼的良好的透波性,這個方面的性能,隨著手機(jī)通訊的廣泛流行,玻璃鋼廣泛被應(yīng)用于制造2G和3G天線外罩,玻璃鋼以其良好的可成形性能,外觀的可美化性,起到了很好的小區(qū)美化作用,這方面的產(chǎn)品有方柱線罩,仿真石,野外應(yīng)用的美化樹等玻璃鋼還為提高體育運(yùn)動的水乎立下了汗馬功勞。自從有撐竿跳高這項(xiàng)運(yùn)動以來,運(yùn)動員使用木制撐竿創(chuàng)造的高紀(jì)錄是3.05米。后來使 用了竹竿。到一九四二年,把紀(jì)錄提高到了4.77米。竹竿的優(yōu)點(diǎn)是輕而富有彈性,欠缺之處是下端粗而上端細(xì),再要提高記錄有很大困難 ,于是人們又用鋁合金竿代替竹竿,它雖然輕而牢固,但彈性不足。這樣,從一九四二年到一九五七年,十五年時間,撐竿跳高的高紀(jì)錄僅僅提高了1厘米。但自從新的玻璃鋼撐竿出現(xiàn)以后,由于它輕而富于彈性,紀(jì)錄飛速上升,如今的撐桿跳高紀(jì)錄已經(jīng)超過了6米大關(guān)。在今天,玻璃鋼也被大量應(yīng)用在人們的生活方面,人們親切地把它叫“玻璃鋼”,由于它的某些特殊品種仍能保留許多玻璃的優(yōu)點(diǎn),如透明性 ,于是人們用它作為窗戶玻璃,既能遮擋陽光中的紫外線,又能使居室明亮。人們還把它用來制作各種堅(jiān)固耐用的生活日常用品。如浴具、廚房用具、梳洗用具等。
市場應(yīng)用 玻璃鋼是復(fù)合材料的一種,玻璃鋼材料因其*的性能優(yōu)勢,已在航天、鐵道鐵路、裝飾建筑、家居家具、廣告展示、工藝禮品、建材衛(wèi)浴、游艇泊船、體育用材、環(huán)衛(wèi)工程等等相關(guān)十多個行業(yè)中廣泛應(yīng)用,并深受贊譽(yù),成為材料行業(yè)中新時代商家的需求寵兒。玻璃鋼制品也不同于傳統(tǒng)材料制品,在性能、用途、壽命屬性上大大優(yōu)于傳統(tǒng)制品。其易造型、可定制、色彩隨意調(diào)配的特點(diǎn),深受商家和銷售者的青睞,占有越來越大的市場比分,前景廣闊!
具體有如下這些行業(yè):黑色冶金業(yè)、有色冶金業(yè)、電力行業(yè)、煤炭業(yè)、石油化工、化學(xué)工業(yè)、機(jī)電工業(yè)、紡織工業(yè)、汽車及摩托車制造業(yè)、鐵路業(yè)、船舶工業(yè)、建筑業(yè)、輕工業(yè)、食品工業(yè)、電子工業(yè)、郵電業(yè)、文化、體育及娛樂業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生業(yè),及軍工及民用應(yīng)用等各個方面的應(yīng)用領(lǐng)域。
涉及這些產(chǎn)業(yè)部門應(yīng)用的主要玻璃鋼產(chǎn)品類別,有:礦山通風(fēng)設(shè)備、煉焦及相關(guān)設(shè)備、稀土冶煉及鐵合金冶煉相關(guān)設(shè)備、冷軋及電鍍設(shè)備,輸變電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、火力發(fā)電用水管、冷卻水設(shè)備、電力管理及維修工器具,煤礦鳳筒、隔爆水袋、防爆裝置,石油開采相關(guān)部件及設(shè)備、石油化工設(shè)備,化工設(shè)備、化工建筑用材、礦山通風(fēng)設(shè)備,電動機(jī)部件、零配件、電鍍設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及部件,紡織印染設(shè)備、設(shè)施及部件,汽車制造用材及部件、汽車維修用材、摩托車制造用材及部件,鐵路機(jī)車車輛用材及相關(guān)設(shè)施、鐵路信號系統(tǒng)用材及相關(guān)部件,各種各類江河湖海船艇、大型鋼船艇配套零部件及附屬設(shè)施,建筑設(shè)施及用材、衛(wèi)生間、廚房、門窗、波形瓦、冷卻塔、建筑通風(fēng)空調(diào)設(shè)施、建筑模板等,輕工日用化學(xué)及造紙業(yè)用的相關(guān)設(shè)施、家用電器、酒類、制革、家俱用材,食品貯罐用途,電子工業(yè)用設(shè)備、生活消費(fèi)品用材及電子設(shè)備配件,郵電電信器材配套設(shè)施,體育器械、游樂器材及相關(guān)設(shè)施,農(nóng)業(yè)噴灌設(shè)備、暖房溫室、農(nóng)機(jī)具配件、冷庫、水產(chǎn)養(yǎng)殖,商業(yè)柜臺、商業(yè)包裝箱、商用冷藏庫,醫(yī)藥工業(yè)設(shè)施及醫(yī)療衛(wèi)生用途等等。
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