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玻璃鋼的物化特性和力學特性---[求助]

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發(fā)表于 2007-1-6 21:49:32 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
    我有個設(shè)備要用到玻璃鋼,但是玻璃鋼是什么物化特性和力學特性不懂?
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發(fā)表于 2007-1-6 22:26:35 | 只看該作者

纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料成型工藝及應(yīng)用

相比傳統(tǒng)材料,復(fù)合材料具有一系列不可替代的特性,自二次大占以來發(fā)展很快。盡管產(chǎn)量小(據(jù)法國Vetrotex公司統(tǒng)計,2003年全球復(fù)合材料達700萬噸),但復(fù)合材料的水平已是衡量一個國家或地區(qū)科技、經(jīng)濟水平的標志之一。美、日、西歐水平較高。北美、歐洲的產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的33%與32%,以中國(含臺灣省)、日本為主的亞洲占30%。中國大陸2003年玻班纖維增強塑料(玻璃纖維與樹脂 復(fù)合的復(fù)合材料、俗稱“玻璃鋼”)逾90萬噸,已居世界第二位(美國2003年為169萬噸,日本不足70萬噸)。

         復(fù)合材料主要由增強材料與基體材料兩大部分組成:

         增強材料:在復(fù)合材料中不構(gòu)成連續(xù)相賦于復(fù)合材料的主要力學性能,如玻璃鋼中的玻璃纖維,CFRP(碳纖維增強塑料)中的碳纖維素就是增強材料。
基體:構(gòu)成復(fù)合材料連續(xù)相的單一材料如玻璃鋼(GRP)中的樹脂(本文談到的環(huán)氧樹脂)就是基體。

        按基體材料不同,復(fù)合材料可分為三大類:

樹脂復(fù)合材料
金屬基復(fù)合材料
無機非金屬基復(fù)合材料,如陶瓷基復(fù)合材料。

         本文討論環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。

          1、為什么采用環(huán)氧樹脂做基體?

固化收縮率代低,僅1%-3%,而不飽和聚酯樹脂卻高達7%-8%;
粘結(jié)力強;
有B階段,有利于生產(chǎn)工藝;
可低壓固化,揮發(fā)份甚低;
固化后力學性能、耐化學性佳,電絕緣性能良好。
         值得指出的是環(huán)氧樹脂耐有機溶劑、耐堿性能較常用的酚醛與不飽和聚酯權(quán)勢脂為佳,然耐酸性差;固化后一般較脆,韌性較差。

         2、環(huán)氧玻璃鋼性能(按ASTM)

        以FW(纖維纏繞)法制造的玻纖增強環(huán)氧樹脂的產(chǎn)品為例,將其與鋼比較。

% d' T9 X, v! _! f" l$ R, ^, G

表1 GF/EPR與鋼的性能比較
! M, v& a# r* \

0 M# B: b4 f7 F. `* c3 W6 a: c4 M: G) U D/ |8 A3 m( @- m2 S& c! A4 `. u5 i- f' B5 S! S4 L& ]! A: y; O* } k3 d! G! o! Q0 L V9 \$ P( A& i9 k. d9 x9 Q" h& q N+ B) ]- B9 J& s3 F0 y% @6 S, s- l* v Z; w. Z, S/ M& ~8 R! T. N3 e# C% w% v2 v2 I1 F! W2 F3 i# S3 g: a* P* x2 f( j. j+ t$ y+ [7 Y: B5 P* N; w- J' h, u _8 t9 I% Z7 h S* i) ]; g& _: g4 x- @& s, j3 \3 G+ @: P n J" Z! t: }: T: f9 o3 t2 `5 p" T* {7 Z+ Y6 S- \5 q1 o @8 |# W; ?+ d s" t$ H2 I8 o, E4 @4 o. P9 J: j6 o9 W$ ~9 F! U8 X& Y9 }4 G7 ~) K& Q9 k; K( r+ i5 W0 l9 x1 z; Q0 w; _8 e: G3 j& _" K; ^1 \" T/ C- \6 R! ^# O( D* _1 U2 F( M7 b9 V7 N& H# U# t- {. z1 Y; J$ O f7 n% |1 n4 @/ N$ Q. w! \7 M; ~& `7 C# O( S/ Z U* [ g$ [5 L& r7 }: z/ o" [5 y h0 V7 N: H& v, y# e) n$ |! G% X) a8 D' s0 b7 X7 q( d8 E( v/ Q" `- {! c& {4 o8 T; u X2 f+ @7 M3 z% X! d% J8 o; g: W/ {: N) r" H( q5 h+ H9 U( u; v7 H7 H1 f. w7 @9 t8 g. }" B$ K. W5 b$ a3 |& o u: b) q. J- h" o7 z% @9 d/ w: x9 J2 t+ s( ?; M9 b# w. w3 Z: g+ O7 @$ e) t0 ^; a% v+ S. q4 g- J* U; @" Q: I+ m2 |% l* S$ T) s$ ^5 E8 p4 X5 N# P5 G* \. c3 O8 p8 Q6 o& \, D* m$ D# v g& O& ^6 b9 C: {" N8 f! H8 |( l' @# D6 _. `3 S- K5 w5 ]* t* @& f0 d! e* L* t* z% u4 T3 ~ Z. p6 W) P6 Y6 ? F' {7 W$ Q& I4 h: I) Y8 Q6 V- g6 H. D S/ O; }7 b# S W6 _0 c9 u8 I0 G7 U' t+ M, h6 A$ q3 I' ^' J- G1 E- E9 h+ O" g7 k5 Z4 i8 [5 V/ h1 d6 f7 ?+ z0 @% J$ Z% U. E# ~# C3 @6 p4 i2 ~9 `/ ~0 T& \$ ^3 V. T1 r' v4 e1 T2 C! K. ^) ~* Z/ _3 y: F4 v' q" e7 b! F2 e7 \# M' d2 i6 ]# _& L- L% S3 Y, W* A# M0 O- N0 d6 E' }1 Q6 _8 C3 |( I8 `
玻璃含量 GF/EPR(玻纖含量80wt%) AISI1008 冷軋鋼
相對密度 2.08 7.86
拉伸強度 551.6Mpa 331.0MPa
拉伸模量 27.58GPa 206.7GPa
伸長率 1.6% 37.0%
彎曲強度 689.5MPa  
彎曲模量 34.48GPa  
壓縮強度 310.3MPa 331.0MPa
懸臂沖擊強度 2385J/m  
燃燒性(UL-94) V-O  
比熱容 535J/kg·k 233J/kg·k
膨脹系數(shù) 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1
熱變形溫度 204oC(1.82MPa)  
熱導(dǎo)率 1.85W/m·k 33.7W/m·k
介電強度 11.8×106V/m  
吸水率 0.5%(24h)  

表2 幾種常用材料與復(fù)合材料的比強度和比模量
# {: C8 C8 `; @ * L9 E8 p8 [: E8 k+ w+ ?0 r; I3 o. J) J0 _, S% |' N- z' Z) V, K& t6 j$ C" ?" J- i* } t9 }6 W" w" d& M C% k. ^. N# H3 S$ u+ ?, ]8 t# S3 b2 A/ H P( u( |; v5 C+ ~4 h, f2 U+ W- z/ w) ^* t1 y( U/ [, c8 G1 m7 C$ k' b# }+ ?2 H3 t, v& S5 L! T3 }2 o6 j: h8 H1 ?0 S' b) a0 e% s: X* c* x( H5 G1 T9 d& ]* r* D' Q! y8 k, Q8 f! N' S- Y+ O" c- i& p, B1 D" u( a i% D8 a) e6 u s3 |2 }% q7 t, x8 l1 R; a) v/ A) w3 p, G+ G7 P9 P. }8 O: ^* c+ ~. d% G, U1 g4 d' B% i% W; m' E; {8 [7 t" v. i0 S+ I- [+ S! {7 P4 ^3 J8 M- R( {, d. I5 m# `- t9 `2 Y7 A, n& e* O: U: U( U1 [/ ?7 G$ [: ~! D! D6 b" S$ F$ X% a5 p, w5 t: A7 w, j a0 t" d( U6 I8 c8 o0 a. f C. c+ f1 O( d0 Q# j' J7 a/ _2 K' ^* _) O3 B ~/ S! F& w( Y4 K) }) t! k) R7 ] M8 J2 K# ^- b7 E( w/ k# J. ^: K5 @$ i+ B G* x% B( i1 k/ C2 }3 `" R8 k% ?$ ^/ L% M9 P" {$ `1 v) d# p2 d* `* L! V0 I% z: j4 D) Y* ~0 x3 s/ c; k* j( w% ?) S6 _, }! d7 v0 m$ \" g* R6 ^* I' N6 P8 V8 ]# j/ A0 D/ T, f' D5 z6 n1 \ U. i0 H( z! f1 O5 g: U8 R, G+ d) L8 s7 c# ?2 u8 G3 n7 H9 t: j0 S$ ~0 E- X: p7 H6 Q% ?' y0 U( r: l/ z( k$ d% w1 _! b& S( v7 i& t% |6 t V' l! X/ m V4 |) Y! Z g! A: G& ^6 O7 [7 [% T: H& F. g6 {2 ~4 N% t- M# u E* x- [- P( x4 e$ h& P7 h# {& i3 q9 T% I0 `3 r) ]. H; Q2 X3 L0 e% T! v1 O5 {3 q4 k+ f8 F* Q+ y9 m8 [: W3 H6 ^) x a8 T2 i% D. t8 v$ k' r* i% H6 i6 c) H& Q3 a6 l( s1 e) g# i8 p) j0 g! K+ k% F# b7 h5 ?% W0 ^' `: k0 e S# Y* ^4 d. z5 O# _4 J) G& @: _5 P1 ?% G! G7 U# k1 w+ ?+ C( T( M7 v. X2 Y0 c( I6 I* R7 a# V7 k1 m7 Q( Z9 `% L1 U6 @# B9 E8 Y& G$ }7 W4 m# i! L; I6 f/ ?5 v/ M& V7 T0 K6 n! [: w8 h& a) [8 }; b7 [+ F& G! b# h8 P9 ^7 g- e- G" X$ X7 \$ s; J9 S& \; k+ E* f1 v/ z) T/ J% Z2 Q- Q% f2 }8 p) R7 i1 X; P& N$ q% B0 @ _6 _4 T$ f5 B; p% \) \2 C; M8 D; u* ]/ R3 d) F* |2 l$ m( }! O( z% G
材料名稱 密度g/cm3 拉伸強度×104MPa 彈性模量×106MPa 比強度×106cm 比模量×109cm
7.8 10.10 20.59 0.13 0.27
2.8 4.61 7.35 0.17 0.26
4.5 9.41 11.18 0.21 0.25
玻璃鋼 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21
碳纖維/環(huán)氧樹脂 1.45 14.71 13.73   0.21
碳纖維/環(huán)氧樹脂 1.6 1049 23.54   1.5
芳綸纖維/環(huán)氧樹脂 1.4 13.73 7.85   0.57
硼纖維/環(huán)氧樹脂 2.1 13.53 20.59   1.0
硼纖維/鋁 2.65 9.81 19.61   0.75

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圖1 復(fù)合材料的比強度與比剛性

& k* X: N8 a* P @# q9 d# O1 s

         二、纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料成型工藝簡介

        1、手糊成型(hand lay up)

1 b, A, d3 |/ g S& n! W

 

1 n" f8 } v5 U7 G

4 G T) k$ K% g/ v/ N% r


圖2 手糊成型示意圖

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          (1)概要

        依次在模具表面上施加 脫模劑 膠衣
一層粘度為0.3-0.4PaS的中等活性液體熱固性樹脂(須待膠衣凝結(jié)后)
一層纖維增強材料(玻纖、芳綸、碳纖維......),纖維增強材料有表面氈、無捻粗紗布(方格布)等幾種。以手持輥子或刷子使樹脂浸漬纖維增強材料,并驅(qū)除氣泡,壓實基層。鋪層操作反復(fù)多次,直到達到制品的設(shè)計厚度。
樹脂因聚合反應(yīng),常溫固化??杉訜峒铀俟袒?。

       (2)原材料

樹脂 不飽和聚酯樹脂、已烯基酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。
纖維 玻纖、碳纖、芳綸等。雖然厚的芳綸織物難于手工將樹脂浸透,亦可用。
芯材 任意。

        (3)優(yōu)點

1)適合少量生產(chǎn);
2)可室溫成型,設(shè)備投資少,模具折舊費低;
3)可制造大型制品和型狀復(fù)雜產(chǎn)品;
4)樹脂和增強材料可自由組合,易進行材料設(shè)計;
5)可采用加強筋局部增強,可嵌入金屬件;
6)可用膠衣層獲得具有自由色彩和光澤的表面(如開模成型則一面不平滑);
7)玻纖含量較噴射成型高。

無捻粗紗布50%左右
織物 35%-45%
短切原絲氈30%-40%

         (4)缺點

1)屬于勞動密集型生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量由工人訓(xùn)練程度決定;
2)玻纖含量不可能太高;樹脂需要粘度較低才易手工操作,溶劑/苯乙烯量高,力學與熱性能受限制;
3)手糊用樹脂分子量低;通??赡茌^分子量高的樹脂有害于人的健康和安全。

(5)典型產(chǎn)品

艦艇、風力發(fā)電機葉片、游樂設(shè)備、冷卻塔殼體、建筑模型。

      2、樹脂傳遞成型(RTM)

* v4 |: `3 p1 `+ H. o

 

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& M/ y$ q* P+ Z4 ?# _1 I


圖3 樹脂傳遞成型示意圖

4 e9 ~7 v7 R( e4 |+ s

       (1)概要

         RTM是一種閉模低壓成型的方法。

        將纖維增強材料置于上下模之間;合模并將模具夾緊;在壓力下注射樹脂;樹脂固化后打開模具,取下產(chǎn)品。

       樹脂膠凝過程開始前,必須讓樹脂充滿模腔,壓力促使樹脂快速傳遞到模個內(nèi),浸漬纖維材料。RTM是一低壓系統(tǒng),樹脂注射壓力范圍0.4-0.5MPa,當制造高纖維含量(體積比超過50%)的制品,如航空航天用零部件時,壓力甚至達0.7MPa。
纖維增強材料有時可預(yù)先在一個模具內(nèi)預(yù)成型大致形狀(帶粘結(jié)劑),再在第二個模具內(nèi)注射成型。為了提高樹脂浸透纖維能力,可選擇真空輔助注射(VARI- vacuum saaistedrsin injection)。注意樹脂一經(jīng)將纖維材料浸透,樹脂注口要封閉,以便樹脂固化。注射與固化可在室溫或加熱條件下進行。模具可以復(fù)合材料與鋼材料制作。若采用加熱工藝。宜用鋼模。

       (2)原材料

      樹脂:一般多用環(huán)氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛;當加溫時,高溫樹脂臺雙馬列來酰亞胺樹脂亦可用。
法國 Vetrotex公司開發(fā)了熱塑性樹脂RTM。

       纖維:任意。常用玻纖連續(xù)氈、縫編材料(其纖維間的縫隙得于樹脂傳遞)、無捻粗紗布;玻纖與熱塑性塑料的復(fù)合紗及其織物與片材(法國Vetrotex商品名TWINTEX)。

         芯材:不用蜂窩,因蜂窩空格全被樹脂填滿,壓力會導(dǎo)致其破壞??捎媚腿軇┌l(fā)泡材料PU、PP、CL、VC等。

        (3)優(yōu)點

1)制品纖維含量可較高,未被樹脂浸得部分非常少;
2)閉模成型,生產(chǎn)環(huán)境好;
3)勞動強度低,對工人技術(shù)熟練程度的要求也比手糊與噴射成型低;
4)制品兩面光,可作有表面膠衣的制品,精度也比較高;
5)成型周期較短;
6)產(chǎn)品可大型化;
7)強度可按設(shè)計要求具有方向性;
8)可與芯村、嵌件一體成型;
9)相對注射設(shè)備與模具成本較低。

        (4)缺點

1)不易制作較小產(chǎn)品;
2)因要承壓,故模具較手糊與噴射工藝用模具要重和復(fù)雜,價位也高一些;
3)能有未被浸漬的材料,導(dǎo)致邊角料浪費。

(5)典型產(chǎn)品

小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼

        3、纖維纏繞(FW)

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圖4纖維纏繞示意圖

6 G3 k) P; J- Q" A

         (1)概要

         通常采用直接無捻粗紗作為增強材料。粗紗排列在紗架上。粗紗自紗架上退繞,通過張力系統(tǒng)、樹脂槽、繞絲嘴,由小車帶動其往復(fù)移動并纏繞在回轉(zhuǎn)的芯軸(模) 上。纖維纏繞角度與纖維排列密度根據(jù)強度設(shè)計,并由芯軸(模)轉(zhuǎn)速與小車往復(fù)速度之比,精確地控制。固化后將纏繞的復(fù)合材料制品脫模。
對某些兩端密閉的產(chǎn)品不用脫模,芯模即包在復(fù)合材料產(chǎn)品內(nèi),作為內(nèi)襯。

          (2)原材料

樹脂:任意。環(huán)氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛樹脂。
纖維:任意。無捻粗紗、縫編和無紡織物。生產(chǎn)管罐時,常用表面氈、短切原絲作為內(nèi)襯材料。
芯材:可用。雖然復(fù)合材料制品通常是單一殼體,一般不用。

        (3)優(yōu)點

1)因為纖維逕直以合理的線形鋪設(shè),承擔負荷,故復(fù)合材料制品的結(jié)構(gòu)特性可非常高;
2)由于同內(nèi)襯層組合,可制得耐腐蝕、耐壓、耐熱的制品;
3)可制造兩端封閉的制品;
4)鋪放材料快、經(jīng)濟、用無捻粗紗,材料費用低;
5)可采用樹脂計量,然浸膠后的纖維通過擠膠或口模,控制樹脂含量;
6)可大理生產(chǎn)和自動化;
7)機械成型,復(fù)合材料材質(zhì)及方向性均勻,質(zhì)量穩(wěn)定。

       (4)缺點

1)制品形狀限于圓柱形或其它回轉(zhuǎn)體;
2)纖維不易沿制品長度方向精確排列;
3)對于大型制品,芯模成本高;
4)成品外表不是“模制”的,不盡人意;
5)對于承受壓力的制品,如選擇樹脂不合適或無內(nèi)襯,就易發(fā)生滲漏。

        (5)典型產(chǎn)品

管道、貯罐、氣瓶(消防呼吸氣瓶、壓縮天然氣瓶等)、固體火箭發(fā)動機殼體。

       4、RIM(Reaction Injection Molding-反應(yīng)注射成型)

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圖5RIM示意圖

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        (1)概要

       將兩種或兩種以上的組分在混合區(qū)低壓(0.5MPa)混合后,即在低壓(0.5-1.5MPa)下注射到閉模中反應(yīng)成型,此即為工藝過程。若組分一為多元醇,一為異氰酸酯,則反應(yīng)生成聚氨酯。為增加強度,可直接在一種組分內(nèi)行加入磨碎玻纖原絲和(或)填料。弈可采用長纖維(如連續(xù)纖維氈、織物、復(fù)合氈、短切原絲等的預(yù)成型物等)增強,在注射前,將長纖維增強材料預(yù)先置模具內(nèi)。用此法可得到高力學性能的制品。這種工藝稱為SRIM(Structural Reaction Injection Molding-結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型)。

      (2)原材料

樹脂:常用聚氨酯體系或聚氨酯/脲混合體系;亦可采用環(huán)氧、尼龍、聚酯等基本;
纖維:常用長0.2-0.4mm的磨碎玻璃纖維;
芯材:不用。

       (3)優(yōu)點

1)制造成本比熱塑性塑料注射工藝低;
2)可制造大尺寸、開頭復(fù)雜的產(chǎn)品;
3)固化快,適于快速生產(chǎn)。

       (4)缺點

采用磨碎玻璃纖維增強原料費用高,薦用礦物復(fù)合材料取代之。

       (5)主要產(chǎn)品

汽車儀表盤、保險杠、建筑門、窗、桌、沙發(fā)、電絕緣件。

       5、拉擠成型 (Pultrusion)

        (1)概要

      主要采用玻璃纖維無捻粗紗(使用前預(yù)先放置在紗架上),它提供縱向(沿生產(chǎn)線方向)增強。其它類型的增強有連續(xù)原絲氈、織物等,它們補充橫向增強,表面氈則用于提高成品表面質(zhì)量。樹脂中可加入填料,改進型材料性能(如阻燃),并降低成本。

        拉擠成型的程序是
1)使玻璃纖維增強材料浸漬樹脂;
2)玻璃纖維預(yù)成型后進入加熱模具內(nèi),進一步浸漬(擠膠)、基本樹脂固化、復(fù)合材料定型;
3)將型材按要求長度切斷。
      現(xiàn)在已有變截面的、長度方向呈弧型的拉擠制品成型技術(shù)。

       拉擠成型將增強材料浸漬樹脂有兩種方式:

       膠槽浸漬法:通常采用此法,即將增強材料通過樹脂槽浸膠,然后進入模具。此法設(shè)備便宜作業(yè)性好,適于不飽和聚酯樹脂,乙烯基酯樹脂。

       注入浸漬法(圖6):玻纖增強材料進入模具后,被注入模具內(nèi)的樹脂所浸漬。此法適于凝膠時間短、粘度高、生產(chǎn)附產(chǎn)物的樹脂基體,如酚醛、環(huán)氧、雙馬來酰亞胺樹脂。

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圖6注入浸漬法

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        (2)原材料

樹脂:常用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂;
纖維:拉擠用玻璃纖維無捻粗紗、連續(xù)氈、縫編氈、縫編復(fù)合氈、織物、玻纖表面氈、聚酯纖維表面氈等;
芯材:一般不用,現(xiàn)有以PU發(fā)泡材料為芯材,外為連續(xù)拉擠框型型材,作為保溫墻板的。

       (3)優(yōu)點

1)典型拉擠速度0.5-2m/min,效率較高,適于大批量生產(chǎn),制造長尺寸制品;
2)樹脂含量可精確控制;
3)由于纖維呈縱向,且體種比可較高(40%-80%),因而型材軸向結(jié)構(gòu)特性可非常好;
4)主要用無捻粗紗增強,原材料成本低,多種增強材料組合使用,可調(diào)節(jié)制品力學性能;
5)制品質(zhì)量穩(wěn)定,外觀平滑。

        (4)缺點

1)模具費用較高;
2)一般限于生產(chǎn)恒定橫截面的制品。

       (5)典型產(chǎn)品

建筑屋頂橫梁、椽子、門窗框架型材、墻板、石油開采抽油桿、帳篷竿、梯子、橋梁、工具把、手機微波站罩殼、汽車板簧、傳動軸、電纜管、光纖光纜芯、釣魚竿、隔柵、汽車空調(diào)器罩、擴軌罩。

      6、真空袋法法成型(Vacuum bag process)

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圖7真空袋法成示意圖

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        (1)概要

        此法是手糊法與噴射法的延伸。將手糊或噴射好的積層在樹脂的A階段與模具在一 起,在積層上覆以橡膠袋,周邊密封,在后用真空泵抽真空,積層從而受到不大于1個氣壓的壓力,而被壓實、成型。

         (2)原材料

樹脂:主要采用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂。不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂則因真空泵將樹脂中的苯乙烯(交聯(lián)劑)過度抽出,可能會造成問題,故一般不用;
纖維:同手糊法;
芯材:任意。

       (3)優(yōu)點

1)采用普通的濕法鋪層技術(shù),通常可獲得高纖維含量的制品;
2)可制造大尺寸產(chǎn)品;
3)產(chǎn)品兩面光;
4)較濕法鋪層浸膠孔隙率低;
5)由于壓力,樹脂流經(jīng)結(jié)構(gòu)纖維,纖維得以較好地浸漬樹脂;
6)有利于操作人員健康和安全;真空袋減少了固化時逸出的揮發(fā)性物質(zhì)。

        (4)缺點

1)額外的工藝過程增加了勞動力和袋材成本;
2)要求操作人員有較高的技術(shù)熟練水平;
3)樹脂混合和含量控制基本上仍然取決于操作人員的技術(shù);
4)生產(chǎn)效率不高。

       (5)典型產(chǎn)品

艇、賽車、芯材粘結(jié)、飛機鼻錐雷達罩、機翼、方向舵。

       7、樹脂膜熔浸成型(RFI-Resin Film Infusion)

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圖8樹脂膜熔浸成型示意圖

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         (1)概 要

        將干強物與樹脂片(樹脂片系放在一層脫模紙上提供)交替鋪放在模具內(nèi)。鋪層被真空袋包覆,藉真空泵抽真空,將干織物內(nèi)空氣抽出。然后加熱,令樹脂熔化并流浸已抽出空氣的織物,然后經(jīng)過一事實上時間即固化。 

        (2)原材料

樹脂:一般僅用環(huán)氧樹脂;
纖維:任意;
芯材:許多種芯材都可以使用,由于工藝過程中溫度高,對PVC泡沫需要專門處理,以免泡沫損壞。

        (3)優(yōu)點

1)空隙率低,可精確獲得高的纖維含量;
2)鋪層清潔,有利于健康和安全(似預(yù)浸);
3)可較預(yù)浸法成本低,此為主要的優(yōu)點;
4)由于樹脂僅能過織物厚度方向傳遞,故樹脂未浸到白斑區(qū)可較SCRIMP(西曼復(fù)合材料公司樹脂參入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process)少。

       (4)缺點

1)目前僅用于宇航工業(yè),還未推廣;
2)雖然宇航工業(yè)用高壓釜系統(tǒng)產(chǎn)非總是需要,但加熱室和真空袋系統(tǒng)對于復(fù)合材料固化,總是不可少的;
3)模具要求能經(jīng)受樹脂膜片的工藝溫度(低溫固化即需60-100oC);
4)要求所用芯材能經(jīng)受工藝溫度和壓力;

       (5)典型產(chǎn)品

飛機雷達罩、艦艇聲納整流罩。

        8、預(yù)浸料(高壓釜)成型

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圖9 預(yù)浸料高壓釜法示意圖

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         (1)概要

        預(yù)先在加熱、加壓或使用溶劑的條件下,將織物和(或)纖維預(yù)先用預(yù)催化樹脂預(yù)浸漬。固化劑大多能在環(huán)境溫度下,讓預(yù)浸材料貯存幾周或幾個月,仍能保質(zhì)使用。當要延長保持期,材料須在冷凍條件下貯存。樹脂通常在環(huán)境溫度下呈臨界固態(tài)。故觸摸預(yù)浸材料時有輕微的黏附感,象膠帶似的。制作單向預(yù)浸漬材料的纖維直接由紗架下來,與樹脂結(jié)合。預(yù)浸漬材料用手或機械鋪于模具表面,通過真空袋抽真空,并通常加熱到120-180oC。使樹脂重新流動,并最終固化。盛開附加壓力通常藉助高壓釜(實際上是一座壓力加熱罐)提供,它能對鋪層施加達5個大氣壓的壓力。

        (2)原材料

        樹脂:通常用環(huán)氧樹脂,不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂及高溫樹脂,如聚酰亞胺、氰酸酯、雙馬來酰亞胺樹脂等;
纖維:任意。雖然由于在工藝過程中,高溫分對芯材有些影響,需要采用某些專門的泡沫芯材。

         (3)優(yōu)點

1)預(yù)浸材料制造人員可精確地調(diào)整樹脂/固化劑水平和樹脂在纖維中的含量;可以可靠地得到高纖維含量。
2)材料于操作人員十分安全,無礙健康,操作清潔;
3)單向帶纖維成本最低,因為毋須將纖維預(yù)先轉(zhuǎn)為織物的二次加工過程;
4)由于制造過程采用可滲透的高粘度樹脂,樹脂化學性能力學和熱性能可以是最適宜的;
5)材料有效時間長(室溫下可保質(zhì)數(shù)月),這意味著可優(yōu)化結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料易鋪層;
6)可能實現(xiàn)自動化和節(jié)省勞動力。

        (4)缺點

1)對于預(yù)浸織物,材料成本高;
2)通常要對高壓釜固化復(fù)合材料制品,耗費大、作業(yè)慢、制品尺寸受限制;
3)模具需能承受作業(yè)溫度;
4)芯材需要承受作業(yè)溫度和壓力。

        (5)典型產(chǎn)品

飛機結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(如機翼和尾翼)、衛(wèi)星與運載火箭結(jié)構(gòu)件(太陽能電池基板、夾層結(jié)構(gòu)板、衛(wèi)星接口支架、火箭整流罩等)、賽車、運動器材(如網(wǎng)球拍、滑雪板等)。

        9、低溫固化預(yù)浸料成型

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圖10 低溫固化預(yù)浸料成型示意圖

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        (1)概要

        低溫固化預(yù)浸料完全按通常的預(yù)浸料方法制備,但樹脂的化學性質(zhì)使其得以在60-100oC溫度下固化。在60oC時,材料可操作保持期可小到限于1個星期,但亦可延長到幾個月。樹脂系統(tǒng)的流動截面適于采用真空袋壓力,避免采用高壓釜。

       (2)材料

樹脂:一般僅采用環(huán)氧樹脂;
纖維:任意,同通常的預(yù)浸料;
芯材:任意,雖然一般 的PVC泡沫需要特別注意。

       (3)優(yōu)點

1)具有傳統(tǒng)預(yù)浸料法所具備的(1)-(6)條優(yōu)點;
2)模具材料較便宜,如木材亦可用,因其固化溫度較低故;
3)可容易地制造大型結(jié)構(gòu)。因為僅需真空袋壓力;固化溫度低,可采用簡單的熱空氣循環(huán)加熱室(經(jīng)常就地建造大于制品的加熱室 );
4)可采用普通的PVC泡沫芯材,略作處理即可;
5)能耗低。

       (4)缺點

1)材料成本仍高于預(yù)浸織物;
2)需加熱室和真空袋系統(tǒng),以固化制品;
3)模具需能經(jīng)受高于環(huán)境溫度的溫度(常用60-100oC);
4)仍有能耗,因需高于環(huán)境溫度固化。

        (5)典型產(chǎn)品

高性能風力發(fā)電機葉片、賽艇、救生艇、火車用零部件。

       10、SCRIMP,RIFT,VARTM

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圖11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意圖

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        (1)概要

        SCRIMP(Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼復(fù)合材料公司樹脂滲透成型法),RIFT(Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具樹脂滲透法) ,VARTM(Vscuum Assisted Transfer Molding—真空輔助樹脂傳遞成型)這三種工藝原理相似。將織物作為干鋪層材料入模內(nèi),如同RTM。然后覆以剝離保護層和縫編非結(jié)構(gòu)織物。整個鋪層用真空袋覆罩好。袋無滲漏后,讓樹脂流到積層。樹脂很容易流經(jīng)非結(jié)構(gòu)織物而在整個鋪層分布。SCRIMP法在真空袋與鋪層之間可置加壓模塊,利于提高制作表觀與結(jié)構(gòu)密實度。

         (2)材料

       樹脂:常和環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂;

        纖維:任意種類普通織物。這些工藝方法縫編材料很好用,因其間隙使得樹脂快速流動;

        芯材:除蜂窩外,各種芯材均可用。

       (3)優(yōu)點

1)同RTM,但制品僅一面光,不似RTM兩面光;
2)由于模具一半是真空袋,主模具僅需較低強度,故模具成本甚低;
3)可制造大尺寸產(chǎn)品;
4)通常的濕法鋪層工具可改進以用于這些成型法;
5)一次作業(yè)即可生產(chǎn)芯材結(jié)構(gòu)。

        (4)缺點

1)要完成好相對復(fù)雜的操作過程;
2)樹脂粘度必須非常低,限制了制品的力學性能;
3)鋪層未浸到樹脂而造成的廢品浪費甚大;
4) SCRIMP的一些工藝要素已被專利所限。

        (5)典型產(chǎn)品

小艇半成品、列車和卡車車身面板。

         三、環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用

        環(huán)氧樹脂是先進復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的樹脂體系,它可適用于多種成型工藝,可配制成不同配方,可調(diào)節(jié)粘度范圍大;以便適應(yīng)于不同的生產(chǎn)工藝。它的貯存壽命長,固化時不釋出揮發(fā)物,固化收縮率低,固化后的制品具有極佳的尺寸穩(wěn)定性、良好的耐熱、耐濕性能和高的絕緣性,因此,目前環(huán)氧樹脂統(tǒng)治著高性能復(fù)合材料的市場。

          (一)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在航空工業(yè)中應(yīng)用

        40年代初,電子工業(yè)的需要,尋找一種適宜的材料,做防護軍用飛行器的雷達天線,特別是防護戰(zhàn)斗機及轟炸機上的雷達天線。采用雷達罩是用來防護氣候?qū)茈娮觾x器的影響。玻璃鋼具有優(yōu)良的透雷達波性能,足夠的機械強度和簡便的成型工藝,使它成為理想的雷達罩材料。這是歷史上第一次采用玻璃鋼制造雷達罩,同時又大大地促進了玻璃鋼材料的研究。

        60年代玻璃鋼技術(shù)在直升機領(lǐng)域的應(yīng)用有所突破,如西德M.B.B.公司研制玻璃鋼旋翼槳葉,逐步取代金屬鋁蒙皮/鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的金屬槳葉。但由于玻璃鋼的模量低,不能制造高強度的飛機結(jié)構(gòu)件。

        70年代初,隨著硼纖維、碳纖維、芳綸纖維等相繼出現(xiàn),這些高級增強纖維的比剛度、比強度、耐疲勞性能等優(yōu)于金屬材料,由它們來增強環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合材料,已在飛機的主結(jié)構(gòu)件(主受力件)上得到應(yīng)用。

        近10多年來,考慮到這些高級增強纖維的價格都比較高,為了更合理的用材,大力開發(fā)混雜復(fù)合材料(Hybrid Composites)的研究。

        以復(fù)合材料在飛機發(fā)動機中的應(yīng)用為代表。美國兩家噴氣發(fā)動機制造廠:通用電器—飛機發(fā)動機事業(yè)集團公司(GE—AEBG)和普惠公司,以及其它一些二次承包公司,都在用高性能復(fù)合材料取代金屬制造飛機發(fā)動機零部件。如發(fā)動機艙系統(tǒng)的許多部緊推力反向器、風扇罩、風扇出風道導(dǎo)流片等都用復(fù)合材料制造。如發(fā)動機進口氣罩的外殼是由美國聚合物公司的碳纖維環(huán)氧樹脂預(yù)混料(E707A)疊鋪而成,它具有耐177℃高溫的熱氧化穩(wěn)定性科殼表面光滑如鏡面,有利于形成層流。又如FW 4 0O0型發(fā)動機有8 0個149℃的高溫空氣噴口導(dǎo)流片也是用碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料制造的。

        在316℃這一極限溫度以下的環(huán)境中,復(fù)合材料不僅性能優(yōu)于金屬,而且經(jīng)濟效益高。據(jù)波音公司估算,噴氣客機重量每減輕一磅,是飛機在整個使用期限內(nèi)可節(jié)省 100 0美元。據(jù)法布萊特公司估算,美國第年約有100萬磅復(fù)合材料用于制造噴氣飛機發(fā)動機零件,銷售額高達5000萬美元。

        目前環(huán)氧樹脂的連續(xù)使用溫度最高約在280℃以下,近來DOW化學公司的一種多功能團環(huán)氧樹脂Tactlx742,用二氨基二苯砜固化劑;制成的制品玻璃化溫度Tg>310℃,可用于制造噴氣發(fā)動機零件。

        (二)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在航天工業(yè)中的應(yīng)用

        宇航技術(shù)對結(jié)構(gòu)材料高比模量、高比強度的要求,特別嚴格,使先進復(fù)合材料成為宇航技術(shù)必需的材料。作為結(jié)構(gòu)材料的基作樹脂基本上都采用環(huán)氧樹脂。其主要的應(yīng)用范圍如下:

       1、固體火箭發(fā)動機殼體 

        在50年代末,采用纖維纏繞成型的玻璃鋼殼體取代鋼殼,使結(jié)構(gòu)減輕50%一60%。后來,“三叉戟1”、 M X的三級發(fā)動機殼體全部采用芳綸/環(huán)氧樹脂體系,重量又比玻璃鋼的同尺寸殼體減輕50%。
在阿里安運載火箭許多結(jié)構(gòu)件均用碳纖維/環(huán)氧樹脂制造。

        2.戰(zhàn)略導(dǎo)彈上的應(yīng)用

        美國已采用JFRP作彈頭結(jié)構(gòu)殼體、儀器艙、級間段等50多個分系統(tǒng)部件。據(jù) 洛克希德導(dǎo)彈與宇航公司稱用碳纖維/環(huán)氧樹脂制造的機構(gòu)取代鋁結(jié)構(gòu),可使結(jié)構(gòu)減輕40%。

           3、衛(wèi)星和宇航器上的結(jié)構(gòu)應(yīng)用

        衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的輕型化對衛(wèi)星功能及運載火箭的要求至關(guān)重要,所以對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的重量要求很嚴。國際通訊衛(wèi)星VA中心推力筒用碳纖維復(fù)合材料取代鋁后減重23kg (約占3O%),可使有效載荷艙增加 450條電話線路,僅此一項盈利就接近衛(wèi)星的發(fā)射費用。美、歐衛(wèi)星結(jié)構(gòu)重量不到總重的10%,其原因就是廣泛使用了先進復(fù)合材料。

        4.航天飛機上的應(yīng)用

        美國航天飛機上使用的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料總重約2噸,采用先進復(fù)合材料后減重410kg,而且明顯減少了飛行過程中因復(fù)雜的溫度環(huán)境引起的變形。航天飛機進入軌道后,用機械手投放和回收衛(wèi)星,機械手上臂、前臂是用超高模量石墨纖維 GY— 7 0增強環(huán)氧制成的。

       總之,復(fù)合材料已成為宇航工業(yè)中不可缺少的關(guān)鍵材料。

       (三)環(huán)氧復(fù)合材料在民用工業(yè)中的應(yīng)用

        凡是對機械強度要求高的增強塑料制品基本上采用環(huán)氧樹脂作為基體。

        1、玻璃鋼的壓力容 器和管道

         我國西安、北京、重慶、自貢已生產(chǎn)汽車用壓縮天然氣(CNG)瓶,北京已成為現(xiàn)在使用CNG公交車最多的城市。

         國內(nèi)已經(jīng)有4家企業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼高壓管。

         60年代國內(nèi)鋼瓶十分緊張,采用纖維纏繞成型制造玻璃鋼氣瓶相當活躍,曾制定過部頒標準FC194-74,90R年修改后制定ZBQ23004一90。玻璃纖維增強塑料壓力容器,以環(huán)氧樹脂和616酚醛樹脂體系為基體,40立升氣瓶使用壓力為 12MPa,使用壽命5年以上。上海材料研究所和臨安玻璃鋼廠合作,也采用纖維纏繞成型工藝,而使用環(huán)氧樹脂一二甲基咪唑體系,其性能不亞于環(huán)氧一酚醛樹脂體系。用此配方制成水研用的壓力容器。

       2、玻璃鋼電機護環(huán)、套環(huán)等

       護環(huán)套裝于發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端,保護轉(zhuǎn)子線圈的端部,防止在高速旋轉(zhuǎn)時,受離心力作用它是發(fā)電機受力最大的部件之一,對強度和模量要求比較高,采用輕質(zhì)高強的復(fù)合材料可以取代無鎳反磁合金鋼。 60年代末國內(nèi)先后生產(chǎn)1. 25W千瓦和2. 5萬千瓦兩種發(fā)電機護環(huán)。后者由北京重型電機廠、杭州玻璃鋼化工設(shè)備廠和上海材料研究所等單位合作,選用高強度(S)玻璃纖維和高模量(M)玻璃纖維進行纏繞,用62O7(脂環(huán)族)環(huán)氧樹脂一酸酐體系樹脂配方和 AFG— 9 0環(huán)氧樹脂(縮水甘油胺型)—— HK—0 21酸酐體系作為基體,使用多年情況良好。

        玻璃鋼套環(huán) 3 0 00千瓦以下的在杭州玻璃鋼化工設(shè)備廠生產(chǎn),已在北京重型電機廠安裝出廠30年,屬于定型產(chǎn)品。

        此外,發(fā)電機定子線圈端都支撐環(huán),裝在定子線圈的鼻端,承受最大載荷是發(fā)電機發(fā)生短路的瞬間,亦采用玻璃鋼制造,稱為玻璃鋼綁環(huán)。這種綁環(huán)安裝在10萬千瓦的氣輪發(fā)電機上,已使用20余年。在國內(nèi)最大的60萬千瓦發(fā)電機用的玻璃鋼錐殼(其作用類似于支撐環(huán))也是用了10多年。

        玻璃鋼絕緣子,有待于進一步開發(fā)研究。絕緣子的作用是把帶電線路或帶電零部件之間隔開,既要求絕緣又要求高強度,電絕緣何耐腐(室外用),采用玻璃鋼很適用。國外在露天的22萬伏輸電桿上的絕緣于已采用環(huán)氧樹脂玻璃鋼成批生產(chǎn)。 

         3、防腐蝕制品

        通常不飽和聚酯樹脂玻璃鋼的力學性能在45℃以上強度就會明顯下降,同時不飽和聚酯樹脂耐堿性較差。如果在防腐蝕制品中要求強度高,耐溫性好等則建議選用環(huán)氧玻璃鋼。如上海市上鋼二廠,在生產(chǎn)硫酸鐵過程中,反應(yīng)槽需要連續(xù)在120℃使用,選用環(huán)氧玻璃鋼取得了很滿意的效果。這種耐高溫的反應(yīng)槽是由臨安玻璃鋼廠制造的。

       4、玻璃鋼模具

        (1)玻璃鋼鑄造模具
用玻璃鋼制成的鑄造模具,比木模、鋁模的效果好的多,使用壽命長,通常在萬次以上,價格也比較便宜。

        (2)玻璃鋼制品模具
采用噴射成型、樹脂傳遞模塑( RTM)成型所需的制品模具,通常都用不飽和聚酯玻璃鋼模具。筆者建議采用環(huán)氧樹脂玻璃鋼模具更好,具有模具強度高、使用壽命長、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

        5、風力發(fā)電機葉片

        我國做到長23m,國外已經(jīng)超過50m。

          6、碳纖維補強建筑結(jié)構(gòu)

         7、運動器材

         高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、壁球拍、滑雪板、漁具、自行車架等。

         四、我國環(huán)氧樹脂市場分析

        據(jù)統(tǒng)計,2003年中國大陸環(huán)氧樹脂產(chǎn)量25萬噸,比上年增長25%;進口19.88萬噸,比上年增長23%;出口3.558萬噸,比上年增長81%,表現(xiàn)消費量41.322萬噸,比上年增長21%。
市場比例為:

涂料 45%
電子電器 36%
復(fù)合材料 5%
粘結(jié)劑 -7%
其它(交聯(lián)劑等) -7%

      2003年我國大陸生產(chǎn)高壓玻璃鋼環(huán)氧管3000噸,約用環(huán)氧樹脂1300噸。建筑結(jié)構(gòu)采用CF(碳纖維)補強用環(huán)氧樹脂5 00噸。
絕緣棒管生產(chǎn)2000噸,用環(huán)氧樹脂1000噸。
2003年生產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼2萬噸,采用環(huán)氧樹脂9000余噸。
2003年生產(chǎn)玻璃纖維基覆銅板14萬噸,采用環(huán)氧樹脂6.15萬噸。2004年可增長3O%以上。所用環(huán)氧樹脂將達8萬噸。
2003年用于生產(chǎn)乙烯基酯樹脂(VER)采用環(huán)氧樹脂2900噸。

        國產(chǎn)樹脂的質(zhì)量穩(wěn)定性有待于進一步提高,因而國內(nèi)一些復(fù)合材料廠家在生產(chǎn)要求性能較高的產(chǎn)品(如絕緣棒、絕緣管)時,常采用陶氏(DOW),殼牌(Shell)、巴克立特(Bakelite)等國外公司的產(chǎn)品。

        繼美國陶氏化學在江蘇省張家港市建設(shè)一年產(chǎn)能4.1萬噸環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠后并擬建一年產(chǎn)能 4萬噸的廠;韓國國都化學正在昆山建一年產(chǎn) 2萬噸的環(huán)氧樹脂廠,并擬再建一年產(chǎn)2萬噸環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)線。

        臺塑子公司宏仁集團引進日本東都化成技術(shù)在廣州興建了年產(chǎn)能2.3萬噸的環(huán)氧樹脂廠。日本鋼鐵化學公司子公司Tohto Kasei公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)給黑龍江省齊華化學公司建一年產(chǎn)能2萬噸的環(huán)氧樹脂廠。

        值得補充的是,環(huán)氧樹脂還可用于文物保護。在長江三峽的國家級重點文物重慶市云陽縣張飛廟(張桓侯廟)整體搬遷過程中,大量殘損磚石是以環(huán)氧樹脂粘結(jié)修補或灌注成型定型 ,使這座始建于三國蜀漢末年(距今 1780年)的古建筑得以回復(fù)留存。

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發(fā)表于 2007-1-6 22:38:51 | 只看該作者

Re: 玻璃鋼的物化特性和力學特性---[求助]

玻璃鋼即玻璃纖維增強材料,是國外20世紀初開發(fā)的一種新型復(fù)合材料,它具有質(zhì)輕、高強、防腐、保溫、絕緣、隔音等諸多優(yōu)點。9 I+ K# G3 _' S5 p4 f
最早出現(xiàn)的復(fù)合材料是玻璃鋼,其實它和鋼這種材料毫無關(guān)系。玻璃鋼中根本不含鐵也不是玻璃和鋼的復(fù)合體。實際上,玻璃鋼是玻璃纖維與一種或數(shù)種熱固性或熱塑性樹脂復(fù)合而成的材料,這些樹脂如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚酰亞胺樹脂等。
* N1 ~9 N. n3 a3 m( u; w  第一種玻璃鋼是玻璃纖維與酚醛樹脂復(fù)合而成的材料。它是將玻璃纖維浸漬了酚醛樹脂的液態(tài)原料后,經(jīng)過模壓法預(yù)成型,然后將酚醛樹脂固化,就制成了玻璃鋼。4 `" @) s8 Q* g0 W7 l
  耐腐蝕、壽命長。玻璃鋼屬于優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料。它對酸、堿、鹽、油等各種腐蝕介質(zhì)都具有特殊的防腐功能,不會發(fā)生銹蝕。普通PVC壽命為15年,而玻璃鋼壽命為50年。
5 z/ G5 I* f2 V5 n1 K$ r4 Q  玻璃鋼具備強度高的優(yōu)點,其原因在于:普通的玻璃是一種強度不高的脆性材料,如果將熔融的玻璃拉成很細的玻璃纖維之后,其性能就發(fā)生了很大變化。玻璃纖維很柔軟,甚至可以織成布。同時,玻璃纖維越細,它的強度越高。玻璃鋼的強度可以用鋼筋混凝土做比喻。在鋼筋混凝土中,承受外力的主要是鋼筋,但混凝土卻是不可缺少的,它將鋼筋粘結(jié)為一個整體,不但賦予建筑構(gòu)件以一定的外形,而且增加了強度。在玻璃鋼中,玻璃纖維的作用猶如鋼筋,而酚醛樹脂卻起著混凝土的作用,兩者的結(jié)合使玻璃鋼具有驚人的強度。
# p2 r- K9 e+ Z0 m: t  玻璃鋼不但具備高強度,同時還有優(yōu)良的耐腐蝕性,從而成為一種重要的耐腐蝕材料。鉛曾經(jīng)是一種耐腐蝕的金屬材料,它能耐具有強烈腐蝕性的硫酸的腐蝕。其原因是鉛和濃硫酸作用生成難溶解的硫酸鉛,成為一種致密的保護膜覆蓋在金屬鉛的表面,所以化工廠的反應(yīng)釜和管道常用鉛做襯里,也可用搪瓷襯里。如果用玻璃鋼來代替,耐腐蝕性都符合要求。玻璃鋼還用于閥門、泵、風機,適宜做運輸腐蝕性液體的汽車槽車和火車槽車,在化工廠制作貯腐蝕性液體的貯槽、廢酸廢液池村里和大面積防腐蝕的地面。石油的腐蝕性也很強,玻璃鋼可以用來代替鋼管制造輸油管、輸油車,大大節(jié)約了鋼鐵。
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- M. w9 v3 ], Y% V2 r玻璃鋼學名玻璃纖維增強塑料。它是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強材料,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的塑料基復(fù)合材料。由于其強度相當于鋼材,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,歷史上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)同志提出的,由建材系統(tǒng)擴至全國,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材料、合成樹脂作粘結(jié)劑的增強塑料,國外稱玻璃纖維增強塑料。隨著我國玻璃鋼事業(yè)的發(fā)展,作為塑料基的增強材料,已由玻璃纖維擴大到碳纖維、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塑料,是一些高性能的纖維增強復(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./ R  C. L% h: z2 w5 r2 S, \
用途:
7 I7 s: ]2 k7 B3 q5 \7 ~玻璃鋼作為一種新型的工程材料,由于它具有一些比較突出的優(yōu)良性能,因此從尖端技術(shù)到國民經(jīng)濟各個部門,都有廣闊的應(yīng)用前景,而且隨著生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的需要,玻璃鋼的應(yīng)用將越來越廣泛。
0 P7 [  U/ s5 _4 t  w0 `; @3 D第二次世界大戰(zhàn)期間,玻璃鋼主要用于制造各種軍需品和武器,如玻璃鋼雷達罩、飛機油箱等少量軍需品。第二次世界大戰(zhàn)以后,玻璃鋼產(chǎn)品開始向民用方面發(fā)展,如玻璃鋼游艇、汽車、浴盆等。玻璃鋼在軍工方面的應(yīng)用又不斷上升,如軍用車輛、船艇、防彈裝備、飛機、火箭、導(dǎo)彈、潛艇等軍需品上的部件。許多國家(如英、法、德、日本等)相繼在飛機、導(dǎo)彈、船舶、交通運輸、建筑、石油化工、電工機械等方面廣泛地應(yīng)用了玻璃鋼制品。目前各國玻璃鋼產(chǎn)品品種已達幾萬種。
& e' F6 n' u9 M+ R* I. A在我國,玻璃鋼的發(fā)展雖然起步較晚,但發(fā)展速度很快,在國防、科技和工農(nóng)業(yè)各部門的應(yīng)用不斷擴大,產(chǎn)量逐年增長。由于我國有豐富的石油資源和礦產(chǎn)資源,隨著石油工業(yè)和無機非金屬材料的發(fā)展,也將為玻璃鋼工業(yè)的發(fā)展提供充足的原材料。因此,我國的玻璃鋼工業(yè)在不久的將來將會形成一種新興的產(chǎn)業(yè)。
+ v" _( r/ o; c5 S, R  ]% ~1 R2 V    以上節(jié)選了有關(guān)玻璃鋼的概況,要說明的是通常的玻璃鋼,就是指加了玻璃纖維的環(huán)氧樹脂,可以在常溫固化或是高溫固化(高溫固化增強塑料),通常是不透明的塑料質(zhì)的材料。- z( D- W; [: c0 q. X4 c+ |
    還有一種材料叫鋼化玻璃,它是在制作玻璃時,讓它急速冷卻,好像是鋼材的淬火,使得玻璃變得硬化,但是它也是有缺點的,由于它是急速冷卻制成,如果內(nèi)應(yīng)力控制的不好,就容易自爆?,F(xiàn)在性能更優(yōu)越的是夾膠玻璃,普遍用于汽車的前風擋玻璃好的材料是三層玻璃夾兩層纖維膜,防彈玻璃也是玻璃夾塑料材料。# y( ~$ i/ c  U5 W  N" n4 q
以上兩種材料比較容易搞混,特此說明,如有不對之處,請大家指正。1 B# `) `2 C4 v& `4 P& {: y% A; s
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發(fā)表于 2007-1-7 14:20:01 | 只看該作者

Re: 玻璃鋼的物化特性和力學特性---[求助]

2樓和3樓的寫的很不錯,我們現(xiàn)在生產(chǎn)的減速起動機里面用到的也是玻璃鋼加強環(huán),我把樓上的資料總結(jié)了一下,做成了附件,WORD格式,讓大家下載,很不錯的一份資料!謝謝2樓和3樓的兄弟,有空常來社區(qū)逛逛!

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 樓主| 發(fā)表于 2007-1-7 14:34:05 | 只看該作者

Re: 纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料成型工藝及應(yīng)用

   謝謝各位大蝦!資料和詳細也很全面!
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發(fā)表于 2008-9-12 11:38:08 | 只看該作者
我也是做這個的,我們的工藝主要有:手糊成型(HLU ),輕型RTM,SMC三種,而且以SMC為主導(dǎo)
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發(fā)表于 2009-6-9 22:02:19 | 只看該作者
謝謝各位大蝦!資料和詳細也很全面!
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發(fā)表于 2009-6-25 08:37:17 | 只看該作者
謝謝分享!!
9#
發(fā)表于 2011-4-21 14:39:07 | 只看該作者
回復(fù) 天地之間 的帖子* K- w& K. x2 ^% B6 A+ z& n2 D
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樓主,我威望不足,你能否發(fā)到我的郵箱里???非常感謝!
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5 B2 c6 L# I# U& jfgs8195@ppg.com8 O% e2 d& k# G5 g% O, D; H
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發(fā)表于 2011-4-24 10:27:05 | 只看該作者
回復(fù) thomas1960 的帖子
9 [" h" n' q' }! d9 i* x* x9 Q$ ~, u0 ?% V0 R# O" ?: ?# \! \' _% b$ T
呆了,老哥牛啊,學習了呵呵,好東西收了
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