玻璃纖維增強塑料的基礎知識

1、玻璃纖維增強塑料（ FRP ）基礎知識 一什么是復合材料 指一種材料不能滿足使用要求，需要由兩種或兩種以上的才 料，通過某種技術方法結合組成另一種能夠滿足人們需求的 新材料，叫做復合材料。二什么是玻璃纖維增強塑料 （ Fiber Reinforced Plastics ） 指用玻璃纖維增強，不飽和聚酯樹脂（或環(huán)氧樹脂；酚醛 樹脂）為基體的復合材料， 稱為玻璃纖維增強塑料。 簡稱 FRP 由于其強度相當于鋼材，又含有玻璃纖維且具有玻璃那樣的 色澤 ;形體和耐腐蝕；電絕緣；隔熱等性能，在我國被俗稱為 “玻璃鋼”。這個名稱是原中國建筑材料工業(yè)部部長賴際發(fā) 在 1958 年提出的一直延用至今。三. F

2、RP的基本構成基體（樹脂） + 增強材料 +助劑 +顏料 + 填料 1基體（樹脂） ：環(huán)氧樹脂；酚醛樹脂；乙烯基樹脂；不飽 和聚酯樹脂；雙酚 A 等2增強材料（纖維） ：玻璃纖維；碳纖維；硼纖維；芳綸纖 維；氧化鋁纖維；碳化硅纖維；玄武巖纖維等。3助劑：引發(fā)劑（固化劑） ；促進劑；消泡劑；分散劑；基 材潤濕劑；阻聚劑；觸邊劑；阻燃劑等。4顏料：氧化鐵紅；大紅粉 ；炭黑；酞青蘭；酞青綠等。 多數(shù)為色漿狀態(tài)。5. 填料：重鈣；輕鈣；滑石粉（ 400 目以上）；水泥等。PVC :聚氯乙烯，硬 PVC和軟PVC ,硬PVC有毒。PPR:聚丙烯。PUR:泡沫。PRE :聚苯醚。尼龍:聚酰胺纖維。FRP

3、的發(fā)展過程:無法確定發(fā)明人。四. FRP材料的特點：1優(yōu)點:（1）質(zhì)輕高強: FRP 的相對密度在 1.52.0 之間，只有碳 鋼的 1/41/5 但是拉伸強度卻接近甚至超過碳素鋼，而強度 可以與高級合金鋼相比，被廣泛的應用于航空航天；高壓容 器以及其他需要減輕自重的制品中。（2）耐腐蝕性好: FRP 是良好的耐腐蝕材料，對于大氣； 水和一般濃度的酸堿；鹽及多種油類和溶劑都有較好的抵抗 力，已經(jīng)被廣泛應用于化工防腐的各個方面。 正在取代碳鋼 不銹鋼 ;木材；有色金屬等材料。3） 電性能好: FRP 是優(yōu)良的絕緣材料， 用于制造絕緣體， 高頻下仍能保持良好的介電性，微波透過性良好，廣泛應用 于雷

4、達天線罩；微波通訊等行業(yè)。（4）熱性能好： FRP 導電率低，室溫下為 1.251.67KJ 只 有金屬的 1/1001/1000 是優(yōu)良的絕熱材料。 在瞬間超高熱情 況下，是理想的熱保護和耐燒蝕材料。（5）可設計性好：可根據(jù)需求充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的 性能和結構等要求。（ 6） 工藝性能優(yōu)良：可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀來選擇成型工藝 且工藝簡單可以一次成型。2缺點：（1）彈性模量低： FRP 的彈性模量比木材的大 2 倍但比鋼 才小 10 倍，因此在產(chǎn)品結構中常感到剛性不足，容易變形。 解決的方法，可以做成薄殼結構；夾層結構也可以通過高模 量纖維或加強筋形式來彌補。（2）長期耐溫性差：一般 FRP

5、 不能在高溫下長期使用，通 用聚酯樹脂的FRP在50度以上強度就會明顯下降。（3）老化現(xiàn)象：在紫外線；風沙雨雪；化學介質(zhì)；機械應 力等作用下容易導致性能下降。（4）層間剪切強度低：層間剪切強度是靠樹脂來承擔的，所以較低?？梢酝ㄟ^選擇工藝，使用偶聯(lián)劑等方法來提高層間粘結力，在產(chǎn)品設計時盡量避免使層間受剪。五. FRP的原料1. 不飽和聚酯樹脂： 是熱固性樹脂中最常用的一種。 它是由 飽和二元酸；不飽和二元酸和二元醇縮聚而成的線性聚合 物，經(jīng)過交聯(lián)單體或活性溶劑形成的具有一定粘度的液體。 常用熱固性樹脂主要有不飽和聚酯樹脂 （間苯型 ;鄰苯型； 雙 酚A型）；乙烯基樹脂；環(huán)氧樹脂。它的相對分子量大

6、多在 10003000 范圍內(nèi)， 沒有明顯的熔點， 它能溶于單體具有相 同結構的有機溶劑中。2增強材料： FRP 中玻璃纖維是制品中主要的增強材料。 玻璃纖維的單絲的直徑從幾個微米到二十幾個微米不等，相 當于人頭發(fā)的 1/201/5 ，每束纖維原絲有數(shù)百到數(shù)千根單絲 組成。玻璃纖維：氈；布；束；氈和布的混合物。 氈：表面氈和連續(xù)氈。 規(guī)格有 380 克 /平方米，450,600,300,900. 布：規(guī)格有 580 克/平方米， 810 克/平方米，寬度 1 米， 2.4 米，長度 50米， 80 米，100 米。3助劑：（ 1 ）引發(fā)劑（固化劑） ：指在聚合反應中能使單體分子或線 性分子鏈中

7、含有雙鍵的低分子活化而成為游離基并進行連鎖反應的物質(zhì)。引發(fā)劑按化學組成和結構分類為a.有機過氧化合物類b.偶氮化合物c.復合引發(fā)劑（2）促進劑：一般為異鋅酸鈷，在固化過程中能降低引發(fā) 溫度，促使有機過氧化物在室溫下產(chǎn)生游離基的物質(zhì)。（3）消泡劑：主要能加速消除反應中產(chǎn)生的氣泡。六. FRP的成型方法1. FRP 的成型方法可基本分為濕法接觸成型和干法接觸成 型兩大類2按工藝特點來分類可以分為：（1）手糊成型法（ HLU ）（2）噴射成型法（ SU）（3）樹脂傳遞成型法（ TRM ）（4）冷壓成型（ CP）（5）金屬對模模塑法（ MMD ）（6）纖維纏繞成型法（ FW）（7）拉擠成型法（ PUL

8、T）（8）真空袋法（ VB ）（9）熱壓法（ AC ）SMC （工藝名稱） ：片狀模塑料。BMC ：團狀模塑料。七. FRP產(chǎn)品的質(zhì)量控制：人，機，料，法，環(huán)五個環(huán)節(jié)控制8. 剪切試驗：9. 吸水性：10. 彎曲強度：11. 耐候性試驗：1成品外觀：2硬度（巴氏硬度） ：3拉伸強度：4彈性模量：12. 凝膠試驗： 235 分鐘5抗沖擊強度：6壓縮性試驗：7柔韌性試驗：八. FRP的原料采購須知1化學品安全技術說明書：又稱物料安全數(shù)據(jù)表簡寫 為 MSDS 是化學品生產(chǎn)和銷售企業(yè)按法律要求向客戶提供 的有關化學品特征的一份綜合性法律文件。它提供化學品的 理化參數(shù)；燃爆性能；對健康的危害；安全使用貯

9、存；泄漏 處置；急救措施以及有關法律規(guī)定等十六項內(nèi)容。 2MSDS 獲取的渠道：（1）直接向供貨商索要（2）進入 MSDS 數(shù)據(jù)庫查詢（3）通過第三方專業(yè)機構編制（4）網(wǎng)上比較專業(yè)的 MSDS 數(shù)據(jù)庫下載 3MSDS 的作用：（1）提供有關化學品的危害信息，保護化學品的使用者。（2）確保安全操作，為制定危險化學品安全操作規(guī)程提供 信息。（ 3）提供有助于緊急救助和事故應急處理的技術信息。（4）指導化學品的安全生產(chǎn)；安全流通和安全使用。（5）是化學品登記管理的重要基礎和信息來源。4我國化學品 MSDS 的內(nèi)容根據(jù) GB15258 2009 化學品安全技術說明編寫規(guī)定我國化學品的 MSDS 的內(nèi)容

10、分為：（1）化學品及企業(yè)標識（ 2）成份 / 組成信息（3）危險性概述（4）急救措施（5）消防措施（6）泄露應急處理（7）操作處置與儲存（8）理化特性（9）接觸控制 / 個體防護（10）穩(wěn)定性及反應性（11）毒理學資料（12）生態(tài)學資料（13）廢棄處理（14）運輸信息（15）法規(guī)信息（16）其它信息FRP 的配比式：纖維布的重量 /纖維氈加上纖維布的總重量 等于 2560 玻璃鋼產(chǎn)品不可降解，處理方式為鋪路和沉入深海底。九：FPR的安全生產(chǎn)：按照生產(chǎn)安全法進行生產(chǎn)。安全生產(chǎn)的內(nèi)容：生產(chǎn)的三不傷害： 1. 不傷害自己， 2. 不傷害他人， 3.不被他 人傷害。安全生產(chǎn)評估的三要素：機械，物質(zhì)和環(huán)境。 安全檢查的三要素：一看，二問，三檢測。安全注意：1. 防火。固化過程有凝膠階段： 235 分鐘，固化階段： 30 分鐘 2 小時，熟化階段： 72 小