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发表于 2008-10-30 20:16:54
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来自: 中国河北沧州
FRP(Fiber Reinforced Plastics)即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体,俗称玻璃钢。
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! _! M4 O. j; f& s' d& C/ c) B1.什么叫玻璃钢?
. n0 i Z3 X5 {1 P2 U- r) @$ W玻璃钢是一种塑料,是用玻璃纤维增强的塑料,可用英文字母 FRP表示。塑料,从字面上讲,是指可塑性的材料,现在一般是指人造塑料,即由树脂加上各种添加剂制成的,如果树脂中没有添加任何添加剂则不能称为塑料,只能叫做树脂。因树脂有热塑性和热固性之分,所以塑料也分为热塑性和热固性两种。如果用玻璃纤维去增强热塑性塑料,可称为热塑性玻璃钢:如果用玻璃纤维增强热固性塑料,就叫做热固性玻璃钢。目前生产的玻璃钢主要指热固性而言。如果从材料使用角度来看, FRP是一种复合材料,如果从其本身的复合结构来看,把 FRP又可以看作一种结构。
+ j1 ^1 t! U8 v% s$ a. j2、 FRP有哪些特性和不足? % E; ~! f8 p6 M# |5 X- j& d# x' }9 O
答:FRP有如下特性。 S1 Q' q5 U& z4 }3 U q# c
(1)轻质高强 # Q0 x# H7 g$ \
相对密度在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。 注:比强度即强度除以密度。 : ]- ?0 L; Z2 f" Z' q
(2)耐腐蚀性能好
8 d0 h, a/ {7 _7 rFRP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。 + k2 x7 f0 w! `+ o
(3)电性能好
: O( Q0 M1 T, C是优良的绝缘材料,用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好,已广泛用于雷达天线罩。 2 D' T) f) |( Y5 e$ w( N
(4)热性能良好 5 g, O2 y5 w2 p. t
FRP热导率低,室温下为1.25~1.67kJ/(m·h·K),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。 ; m0 y, m* b8 _) E9 L" T
(5)可设计性好 0 s/ r6 ?- k2 F& x) n6 ~
① 可以根据需要,灵活地设计出各种结构产品,来满足使用要求,可以使产品有很好的整体性。 9 z: d: Q' F+ r4 W- H- t
② 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度的、介电性好的,等等。 0 d0 o* h v X! ~& o/ a2 `
(6) 工艺性优良
# ?/ J1 ~ V8 G: O2 Q: x① 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。 ' g2 N6 N4 `( F. S1 r- x. D2 v: E
② 工艺简单,可以一次成型,经济效果突出,尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品,更突出它的工艺优越性。 " H) B: w; y3 D$ F' `; t
不能要求一种FRP来满足所有要求,FRP不是万能的,FRP也有以下一些不足之处。 5 \! f3 \+ w8 ^. g6 g
(1) 弹性模量低 0 e* w/ V1 n. t# h
FRP的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1×106)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。 0 j8 |" f# H) @+ A) X& m1 h8 r
可以做成薄壳结构、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。
. S; j7 w4 u" x% I5 E6 ^5 @; P+ W1 O( q/ N(2) 长期耐温性差
! I5 ~: `' z- b, Q2 q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,一般只在100℃以下使用;通用型环氧FRP在60℃以上,强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂,使长期工作温度在200~300℃是可能的。 + n6 g. v& o/ H! i ?) ^
(3) 老化现象 . ?4 o8 _7 s$ R
老化现象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外线、风纱雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。
- @9 C( _# o. _) P3 J( b% U(4) 层间剪切强度低
0 S3 C" K$ ~( |1 I$ U$ H6 d6 I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。
3 o: t+ D8 ]3 t5 A C1 N3、 FRP有哪些生产方法?
# H, }( R( E, e2 F2 e/ @答: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、层压成型、RTM法、挤拉法、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。 + N7 x, [2 b+ o) c2 I# S
目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。
, y; {9 ]" G9 }, r# y① 手糊法:主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。
" L0 R3 j0 Z/ P; d4 e: D( a# c② 喷射法:主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。 . ] u$ \: Y$ @
③ 模压法:主要使用国家有德国等。 9 J% t$ @9 M2 _" A) B: y6 B# p, w
④ FTM法:主要使用国家有欧美各国、日本。
+ \$ D E7 Q# m4 k( \1 f( W我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的,其他有模压法、缠绕法、层压法等(见第十一章)。日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看,手糊法仍占相当比重,说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型,设备简单,费用少,一次能糊10m以上的整体产品。缺点是机械化程度低,生产周期长,质量不稳定。近年来,我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备,随着FRP工业的发展,新的工艺方法将会不断出现 |
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