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玻璃纤维增强塑料(FRP)基础知识一什么是复合材料 指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的才 料,通过某种技术方法结合组成另一种能够满足人们需求的 新材料,叫做复合材料。二什么是玻璃纤维增强塑料( Fiber Reinforced Plastics) 指用玻璃纤维增强,不饱和聚酯树脂(或环氧树脂;酚醛 树脂)为基体的复合材料,称为玻璃纤维增强塑料。简称 FRP 由于其强度相当于钢材,又含有玻璃纤维且具有玻璃那样的 色泽;形体和耐腐蚀;电绝缘;隔热等性能,在我国被俗称为 “玻璃钢”。这个名称是原中国建筑材料工业部部长赖际发 在 1958 年提出的一直延用至今。三.FRP的基本构成基体(树脂)+ 增强材料 +助剂 +颜料 +填料 1基体(树脂):环氧树脂;酚醛树脂;乙烯基树脂;不饱 和聚酯树脂;双酚A等 2增强材料(纤维):玻璃纤维;碳纤维;硼纤维;芳纶纤 维;氧化铝纤维;碳化硅纤维;玄武岩纤维等。3助剂:引发剂(固化剂);促进剂;消泡剂;分散剂;基 材润湿剂;阻聚剂;触边剂;阻燃剂等。4颜料:氧化铁红;大红粉 ;炭黑;酞青兰;酞青绿等。 多数为色浆状态。5. 填料:重钙;轻钙;滑石粉(400 目以上);水泥等。PVC:聚氯乙烯,硬PVC和软PVC,硬PVC有毒。PPR:聚丙烯。PUR:泡沫。PRE:聚苯醚。尼龙:聚酰胺纤维。FRP 的发展过程:无法确定发明人。四.FRP材料的特点:1优点:(1)质轻高强:FRP的相对密度在1.52.0之间,只有碳 钢的 1/41/5 但是拉伸强度却接近甚至超过碳素钢,而强度 可以与高级合金钢相比,被广泛的应用于航空航天;高压容 器以及其他需要减轻自重的制品中。(2)耐腐蚀性好: FRP 是良好的耐腐蚀材料,对于大气; 水和一般浓度的酸碱;盐及多种油类和溶剂都有较好的抵抗 力,已经被广泛应用于化工防腐的各个方面。正在取代碳钢; 不锈钢;木材;有色金属等材料。(3)电性能好: FRP 是优良的绝缘材料,用于制造绝缘体, 高频下仍能保持良好的介电性,微波透过性良好,广泛应用 于雷达天线罩;微波通讯等行业。(4)热性能好:FRP导电率低,室温下为1.251.67KJ只 有金属的 1/1001/1000 是优良的绝热材料。在瞬间超高热情 况下,是理想的热保护和耐烧蚀材料。( 5) 可设计性好:可根据需求充分选择材料来满足产品的 性能和结构等要求。( 6) 工艺性能优良:可以根据产品的形状来选择成型工艺 且工艺简单可以一次成型。2缺点:( 1 )弹性模量低: FRP 的弹性模量比木材的大 2 倍但比钢 才小 10 倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。 解决的方法,可以做成薄壳结构;夹层结构也可以通过高模 量纤维或加强筋形式来弥补。(2) 长期耐温性差:一般 FRP 不能在高温下长期使用,通 用聚酯树脂的 FRP 在 50 度以上强度就会明显下降。( 3 )老化现象:在紫外线;风沙雨雪;化学介质;机械应 力等作用下容易导致性能下降。( 4) 层间剪切强度低:层间剪切强度是靠树脂来承担的, 所以较低。可以通过选择工艺,使用偶联剂等 方法来提高 层间粘结力,在产品设计时尽量避免使层间受剪。五.FRP的原料1. 不饱和聚酯树脂:是热固性树脂中最常用的一种。它是由 饱和二元酸;不饱和二元酸和二元醇缩聚而成的线性聚合 物,经过交联单体或活性溶剂形成的具有一定粘度的液体。 常用热固性树脂主要有不饱和聚酯树脂(间苯型;邻苯型;双 酚 A 型);乙烯基树脂;环氧树脂。它的相对分子量大多在 10003000 范围内,没有明显的熔点,它能溶于单体具有相 同结构的有机溶剂中。2增强材料:FRP中玻璃纤维是制品中主要的增强材料。 玻璃纤维的单丝的直径从几个微米到二十几个微米不等,相 当于人头发的 1/201/5,每束纤维原丝有数百到数千根单丝 组成。玻璃纤维:毡;布;束;毡和布的混合物。 毡:表面毡和连续毡。规格有 380 克/平方米,450,600,300,900. 布:规格有 580 克/平方米,810 克/平方米,宽度 1 米,2.4 米,长度 50 米,80 米,100 米。3助剂:(1)引发剂(固化剂):指在聚合反应中能使单体分子或线 性分子链中含有双键的低分子活化而成为游离基并进行连 锁反应的物质。引发剂按化学组成和结构分类为a.有机过氧 化合物类b.偶氮化合物c.复合引发剂(2)促进剂:一般为异锌酸钴,在固化过程中能降低引发 温度,促使有机过氧化物在室温下产生游离基的物质。(3) 消泡剂:主要能加速消除反应中产生的气泡。六. FRP的成型方法1. FRP 的成型方法可基本分为湿法接触成型和干法接触成 型两大类。2按工艺特点来分类可以分为:(1) 手糊成型法(HLU)(2) 喷射成型法( SU)(3) 树脂传递成型法( TRM)( 4)冷压成型( CP)( 5)金属对模模塑法( MMD)(6)纤维缠绕成型法( FW)( 7)拉挤成型法( PULT)(8) 真空袋法( VB)( 9)热压法( AC)SMC (工艺名称):片状模塑料。BMC:团状模塑料。七. FRP产品的质量控制: 人,机,料,法,环五个环节控制。1成品外观:8. 剪切试验:2硬度(巴氏硬度):9. 吸水性:3拉伸强度:10. 弯曲强度:4弹性模量:11. 耐候性试验12. 凝胶试验:235 分钟5抗冲击强度6压缩性试验7柔韧性试验八. FRP的原料采购须知1化学品安全技术说明书:又称物料安全数据表简写 为 MSDS 是化学品生产和销售企业按法律要求向客户提供 的有关化学品特征的一份综合性法律文件。它提供化学品的 理化参数;燃爆性能;对健康的危害;安全使用贮存;泄漏 处置;急救措施以及有关法律规定等十六项内容。2MSDS 获取的渠道:(1)直接向供货商索要(2)进入 MSDS 数据库查询(3)通过第三方专业机构编制(4)网上比较专业的 MSDS 数据库下载3MSDS 的作用:(1)提供有关化学品的危害信息,保护化学品的使用者。(2)确保安全操作,为制定危险化学品安全操作规程提供 信息。(3)提供有助于紧急救助和事故应急处理的技术信息。(4)指导化学品的安全生产;安全流通和安全使用。(5)是化学品登记管理的重要基础和信息来源。4我国化学品 MSDS 的内容根据 GB152582009 化学品安全技术说明编写规定 我 国化学品的 MSDS 的内容分为:(1)化学品及企业标识(2)成份/ 组成信息(3)危险性概述(4)急救措施(5)消防措施(6)泄露应急处理(7)操作处置与储存(8)理化特性(9)接触控制/ 个体防护(10)稳定性及反应性(11)毒理学资料(12)生态学资料(13)废弃处理(14)运输信息(15)法规信息(16)其它信息FRP 的配比式:纤维布的重量/纤维毡加上纤维布的总重量等于 2560玻璃钢产品不可降解,处理方式为铺路和沉入深海底。九:FPR的安全生产:按照生产安全法进行生产。安全生产的内容:生产的三不伤害:1.不伤害自己,2.不伤害他人,3.不被他 人伤害。安全生产评估的三要素:机械,物质和环境。 安全检查的三要素:一看,二问,三检测。安全注意:1.防火。固化过程有凝胶阶段: 235 分钟,固化阶段: 30分钟2小时,熟化阶段: 72小时几个月。废料用沙掩埋。火灾种类:A类:固体物质火灾。B类:液体或可熔化的固体物。C类:气体火灾。D类:金属火灾。E类:带点火灾。不同的火灾种类要用不同的灭火装置。灭火器一般每 15 米放置1个。灭火方法:窒息灭火,冷却灭火,隔离灭火。2. 防电伤害。3. 有害气体伤害。4. 粉尘伤害。5. 机械伤害。(防护用品应齐全)
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