玻璃钢的基本性能

玻璃钢的基本性能物理性能玻璃钢具有密度小，良好的介电绝缘性能和良好的隔热性能以及吸水性、 膨胀性能等。一、密度：玻璃钢密度介于1.52.0之间，只有普通碳钢的1/41/5,比轻金属铝还要 轻1/3左右，而 机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。例如某些环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400MPa以上。按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。玻璃钢与几种金属的密度、抗伸强度和比强度比较见表2-6所示.表2-6材料名密度拉伸强度（MPa）比强度高级合金钢一8.01280160A3钢7.8540050LY12铝合金2.8420160铸铁7.424032环氧玻璃钢1.73500280聚酯玻璃钢1.8290160酚醛玻璃钢1.8290160*比强度：即单位密度下的拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其轻质高 强的程度.二、电性能：玻璃钢有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用 下仍然保持良好的介电性能。在绝缘材料中，用玻璃纤维布代替纸及棉布，可提高绝缘材料的 绝缘等级，在用相同树脂的情况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/31/2,。 在一些大型电机中，如12.5万KW电机，要用几百千克玻璃钢作绝缘材料。此外玻璃钢不受 电磁影响，而且有良好的透微波性能.F表几种玻璃钢的介电性能:玻璃钢种类L介电常数介电损失角正切丁苯玻璃钢3.5 4.0(3.5 5.0) *10-3DAP玻璃钢4.0 4.8(0.9 105) *10-2聚丁二烯玻璃钢3.5 4.0(4.5 5.5) *103307聚酯玻璃钢4.0 4.8(0.9 1.5) *103-6101环氧玻璃钢4.7 5.2(1.7 2.5) *10-2三、热性能玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的23倍，导热系数比较低，只是金属 材料的1/1001/1000。此外，某些品种玻璃钢的耐瞬时高温性能也十分突出，如酚醛型高硅氧布玻璃钢，在 遇极高温度时，产生碳化层，可有效地保护火箭、导弹及宇宙飞船在穿过大气层时需要承 受的500010000K高温及高速气流的作用材料比热KJ（Kg K）导热系数W/（m K）线膨胀系数 a 10/C聚酯浇铸体0.170.17613铁0.4675.61.2铝0.922222.4木材1.380.09 0.190.08 0.16玻璃钢1.260.400.7 6表2-8列出了几种材料的热性能由表2-8可以看出，玻璃钢具有良好的热绝缘性能，这是金属材料无法比拟的四、耐老化性能任何材料都存在老化问题，玻璃钢也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃钢在大气曝晒、 湿热、水浸泡及腐蚀介质等作用下，性能有所下降，在长期使用过程中会使光泽减退、颜色变 化、树脂脱落、纤维裸露、分层等现象。但随着科学技术进步，人们可以采取必要的防老化措 施，改善使用性能，提高产品的使用寿命。例如玻璃钢放在哈尔滨地区进行自然老化试验，板 材拉伸强度下降最少，小于20%弯曲强度次之，一般不超过30% ;压缩强度下降最多，波动也 最大，般为25%30%。见下表所示力学性能玻璃钢种类原始强度（MPa）10年后强度10年后强度力学性能玻璃钢种类原始强度（MPa）保留强度（MPa）|强度下降率（订拉伸强度环氧290.77244.2216聚酯293.21228.7322变曲强度环氧330.06260.6821聚酯292.04224.9123压缩强度门环氧216.58160.2326聚酯199.43139.6530变曲模量J环氧1.73*10 41.11*10436聚酯1.59*10 41.02*10 436此外，室外风、雨及阳光曝晒，会使玻璃钢表层树脂脱落，应注意定期维 护。五、长期耐温性及耐燃性玻璃钢的耐温性及耐燃性取决于所用的树脂，长期的使用温度不能超过树脂的热变形温度。通用的环氧及聚酯玻璃钢，都是易燃的，对于有防火要求的结构物，要用阻燃树脂或加阻燃 剂，因此在使用玻璃钢时，应充分注意。一般玻璃钢不能在高温下长期使用。如聚酯玻璃钢在40C45C以上，环氧玻璃钢在60C 以上，强度开始下降。近年来出现了一些耐高温的玻璃钢。如脂环族环氧玻璃钢，聚酰亚胺玻璃钢等，但长期工作温度也只能在200-300C以内，远较金属的长期使用温度为低。综上所述五个方面的物理性能，可见玻璃钢和金属、陶瓷等材料不同，因此在使用上要发挥 其长处，注意合理使用。例如，玻璃钢低温性能好，强度不下降，因此北方冬季虽然室外气温降到一45c50E ,可 玻璃钢并不发脆。一般冷却塔、防雨棚等室外构筑物，在北方冬季里使用仍很安全。相反，玻 璃钢在高温环境下要用专门的树脂和配方，例如在100C长期使用，就要采用耐高温配方，用 专门的工艺条件成型才行、否则玻璃钢在长期*%以上持续工作，就会遭到破坏。玻璃钢的基本性能-化学性能玻璃钢主要的化学性能就是它有突出的耐腐蚀性。它不仅不会象金属材料那样生锈腐蚀；同 时，也不会象木材那样腐烂，而且几乎不被水、油等介质所侵蚀，可以代替不锈钢在化工厂 中用来制造贮罐、管道、泵、阀等，不仅使用寿命长，而且不需采取防腐、防锈或防虫蛀等防 护措施，减少了维降费用。玻璃钢在耐腐蚀方面的应用是很广泛的，国外一些主要工业国家， 玻璃钢用作耐腐制品方面都在13%以上，其用量有逐年增高趋势。国内用量也不少，大都用作 金属设备的衬里，以保护金属。玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂，作为玻璃钢用的树脂，其耐腐蚀性是好的，但单纯的 用树脂涂覆在金属表面上，会出现较严重的龟裂裂缝，起不到防渗漏和保护金属的作用。在 树脂中添加一定量的玻璃纤维后，将树脂中出现较严重龟裂的可能性转化为数量众多的微小裂 缝，而这些小裂缝形成一个贯串裂缝的机率是很小的，而相互间还有止裂作用，这样可以阻 止化学溶液介质的渗透腐蚀。玻璃钢不仅对多种低浓度的酸、碱、盐介质及溶剂有较好的稳定性，而且有抗大气、海水和 微生物作用的良好性能。不过，对于不同的腐蚀性介质，应选择适当的树脂和玻璃纤维及其制品。关于玻璃钢防腐， 近几年来应用越来越普遍，显示了防腐投资少，使用寿命长，节约大量不锈钢材等方面的优越 性，取得了显著的经济效果。通常把玻璃钢放在不同腐蚀介质中，称量其质量的变化，来评定耐腐蚀性能好坏。质量变化 小，耐腐蚀性能好；质量变化大，耐腐蚀性能就差F表列出几种玻璃钢在不同浓度的酸碱溶液中的质量变比及强度保留率介质介质浓 度期龄307聚酯 玻璃钢丁苯玻璃 钢口关喃一环氧玻璃钢634环氧193聚酯玻 璃钢DAP玻璃钢197聚酯 玻璃钢聚丁二烯玻璃钢氢氧化钠5.2%366-5.426+0.5091+0.7122+ 10.85+ 1.023+9744+0.531氢氧化钠29.2%366-17.21+0.103-0.49+ 12.07+2.301+0.522+0.174氢氧化钠48.3%386-8.85-1.432-1.28-0.604+8.34-1.84-1.78硫酸5.6%365+0.472-0.155+4.74-0.0371-0.012-0.212硫酸28.8%365+5.855+ 1.199+ 17.38+0.032+ 1.795+ 1.217+4.338硫酸48.3%365+ 1.565+0.115+6.193+0.321+0.434+0.339+0.428盐酸4.7%365-0.6762-3.350+3.987+0.044-0.7414-2.083-盐酸15.2%365-6.254-6.74+0.7428+3.878-8.371-7.211聚酯玻璃钢在酸碱等介质中弯曲强度保留率（%）树脂牌号191#189#196#197#198#199#原始强度（MPa）259267278295337290氢氧化钢5%8.755.9612.1020.306.2427.10氢氧化钢30%22.60硫酸5%50.655.545.543.447.069.8硫酸30%58.545.138.640.064.5盐酸5%70.555.368.546.849.269.8盐酸30%50.645.245.039.728.171.0硝酸5%69.850.359.556.252.275.0硝酸30%5740.25339.636.664.6苯21.924.42128.855.288变压器油81.57475.166.569.484.8汽油85.575.774.879.674.089.6浸泡时间为一年.环氧树脂复合材料是由环氧树脂基体和增强材料（纤维及其织物）通过二者之间的界面复合 而成的低压成型材料。按其用途大体上可分为：结构复合材料、功能复合材料和通用型复合材 料。结构复合材料着重千力学性能的复合、主要用于承力构件并兼具一定的耐热、耐湿等使 用性能；功能复合材料着眼于功能性的复合，但也需要有一定的力学性能。环氧功能复合材料主要用做耐腐蚀材料、透波材料等；通用型环氧复合材料主要用于受 力不 很大的、对其他性能要求不是很高的一般构件。环氧结构复合材料由于承载大，因此其增强 材料通常采用连续长纤维（如碳纤维、芳纶纤维、高强玻璃纤维等）按受力设计定向定量铺 设。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，功能复合材料和通用复合材料由于对力学性能要 求不 是很高，因此为了便于制造和降低成本，多采用玻璃布和毡等作增强材料。统称为环氧 玻璃 钢。环氧玻璃钢由于对力学性能的要求不是很高，一般不做详细的结构设计，可根据载荷大小并 参照设定含胶量下的玻璃钢标准试样的强度，估算出所需玻璃钢的厚度，即可求出玻璃布的数 量。或依据以往的经验来确定。玻璃钢采用的基体树脂大部分是不饱和聚酯树脂。这是由于它上午价格低、工艺性好、其他 性能尚可。只有在聚酯玻璃钢不能满足使用要求时，才采用环氧玻璃钢。也就是说，环氧玻璃 钢只用于使用性能要求高的场合，如承力的贮液罐、槽车等。复合材料的成型方法很多。由于环氧玻璃钢只用作高性能制品，因此有些成型方法在环氧复 合材料中很少采用。环氧复合材料的成型方法主要有：裱糊法 （湿法）主要用于环氧玻璃 钢的成型；铺层法（干法）主要用于高性能环氧结构复合材料的成型；缠绕法主要用于中空回转 体制品的成型；拉挤法主要用于环氧复合材料型材的成型。环氧复合材料成型工艺的特点是低 压成型（压力2.5Ma）。这是由于环氧树脂固化时基本上没有低分子挥发物产生无需高压成 型。此外环氧复合材料制品往往面积较大、形状不平整，若用高压成型则成本太高。环氧玻璃钢的应用领域很广，例如：建筑围护结构、贮酸槽、耐酸泵、风机、化工管道、反 应槽、集装箱、汽车壳体、游艇、扫雷艇、潜水艇构件、浮筒、快艇、电杆、电动机护环、雷达 罩、浮桥等。