玻璃纤维增强塑料的基础知识

1、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. F

2、RP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

3、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

4、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

5、 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

6、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

7、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（ P

8、ULT）（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8. 剪切试验：9. 吸水性：10. 弯曲强度：11. 耐候性试验：1成品外观：2硬度（巴氏硬度） ：3拉伸强度：4弹性模量：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

9、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 GB15258 2009 化学品安全技术说明编写规定我国化学品的 MSDS 的

10、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