玻璃钢离心风机的技术知识

1、玻璃钢离心风机的技术知识1、什么叫玻璃钢？答：“玻璃钢”是中国的名称，国外称为“玻璃纤维增强塑料”，用缩写的英文字母FRP表示，因此玻璃钢实质上是纤维增强塑料。用玻璃纤维区增强热塑性树脂，可称为热塑性玻璃钢，用英文字母FRIP表示；用玻璃纤维区增强热固性树脂，就叫做热固性玻璃钢，即通常说的FRP。目前生产的玻璃钢主要是指热固性玻璃钢而言。我国从1958年开始搞FRP以来，“玻璃钢”的名称已经家喻户晓了。到了70年代，在中国的北方又出现了一种“无机玻璃钢“，其主要原料氧化镁来源于辽宁、山东等省。无机玻璃钢出现后，随着我国FRP事业的发展而迅速发展，特别是到了80年代，无机玻璃钢企业像雨后春笋般出

2、现了。无机玻璃钢实质上是将很久以前就在国内外出现的氯氧镁水泥添加某些添加剂后，用玻璃纤维作增强材料而制得的一种复合材料，本书中以英文字母缩写FRIM表示。由于无机玻璃钢用的原料氯氧镁水泥主要是由氧化镁、氯化镁等无机材料组成的，因此将此种复合材料称为无机玻璃钢。而通常所说的玻璃钢FRP与无机玻璃钢FRIM是两种性能截然不同的材料，各有自己的优缺点，为此，笔者经过数年研究实验，找到了将两者进行复合的办法，而且复合的全过程，是在湿态下一次复合成功。这对改善玻璃钢的性能，对扩大玻璃钢产品的应用，将是十分有益的。2、FRP有哪些品种？ 答：FRP的品种由所用的树脂而定，如用不饱和聚酯树脂制成的，就叫做聚

3、酯FRP；用环氧树脂制成的，就叫做环氧FRP。还有酚醛FRP、脲醛FRP、三聚氰胺甲醛FRP、聚氨酯FRP、有机硅FRP、丁苯FRP、聚丁二烯FRP等。我国目前FRP的常用树脂以聚酯、环氧、酚醛三大树脂为主。如果增强材料不用玻璃纤维，而是用棉纤维的其他纤维来增强，因与“玻璃”无缘，当然，不能称为FRP，称为塑料更妥当。3、FRP有哪些生产方法？答：基本上分两大类，即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分，有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊发、袋压法、喷射法、湿糊低压发法和无模手糊法。目前世界上使用最多成型方法有以下四种。手糊法：主要使用国家有挪

4、威、日本、英国、丹麦等。喷射法：主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。模压法：主要使用国家有德国等。RTM法：主要使用国家有欧美各国、日本。我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的，其它有模压法、缠绕法，层压发等（见十一章）。24日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看，手糊法仍占相当比重，说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型，设备简单，费用少，一次能糊10m以上的整体产品。缺点是机械化程度低，生产周期长，质量不稳定。近年来，我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备，随着FRP工业的发展，新的工艺方法将会不断出现。4、FRP的主要原料有哪些？答：主要有：玻璃纤维及其制品；树脂；固化剂，

5、促进剂；其他材料，可根据产品性能需要来决定用不用，用多少，如填料、颜料、稀释剂、光稳定剂等，在以后各章中将分别介绍。5、常用聚酯树脂的品种、规格、性能、用途如何？ 答：常用聚酯树脂品种很多，按其性质区分有通用的、耐腐的、耐热的、阻燃的、低收缩的等等，按其化学结构区分有顺酐型、丙烯酸环氧酯型、丙烯酯型等等，随着FRP的生产需要，各种新型树脂不断出现。下面把常用的各种牌号的聚酯树脂列于表3-33。表3-33 常用聚酯树脂牌号主要成分酸值/(mgKOH·g-1粘度(20)/(mPa·s)固体含量/%凝胶时间(25)/min用途及特点树脂浇铸体巴氏硬度吸水率/%热变形温度/密度(2

6、0)/(g·cm-1)断裂伸长率(20)/%189乙二醇、苯酐、顺酐、醋酐20282504505965825刚性、耐水、延伸率好，用于造船等450.11601.723182一缩乙二醇、苯酐、顺酐1725650115073791121柔性，作环氧树脂增韧191丙二醇、苯酐、顺酐、光稳定剂2836350±61671225刚性，生产透明波形瓦，木材保护500.17661.231.5195丙二醇、苯酐、顺酐、MMA2735170±5.9653055透明80%以上，用于透明FRP60196丙二醇、一缩乙二醇、顺酐、苯酐1735900±6470820半刚性，有弹性，

7、用于车身、船，表面光450.15721.232.0197乙二醇、双酚A、环氧丙烷加成物、顺酐917400105047531030耐化学腐蚀440.141101201.141.5198丙二醇、苯酐、顺酐2028650±6167820刚性，中等耐热500.231101.231.4199丙二醇、间苯二甲酸、反丁烯二酸2129600±58641121刚性，中等耐热，电性能好，板材在120长期使用，耐腐500.251201301.21.1272间苯二甲酸1220350±56628纤维缠绕用，防腐蚀75302乙二醇、顺酐、HET酸酐20281050707617自熄性好（10s

8、内）657901顺酐、苯酐、含卤素二元醇自熄性好，耐热性高6471647酸酐、丙二醇、顺酐4059耐热，粘结性好牌号主要成分酸值/(mgKOH·g-1粘度(20)/(mPa·s)固体含量/%凝胶时间(25)/min用途及特点树脂浇铸体 巴氏硬度吸水率/%热变形温度/密度(20)/(g·cm-1)断裂伸长率(20)/%184丙二醇、苯酐、顺酐、季戊四醇2040熔点7080适于FRP干法成型，无纬带浸渍307丙二醇、苯酐、顺酐（或反丁烯二酸）5聚酯含量96%聚合速度13min刚性，用于船舶、天线反射面、化工设备3193乙二醇、苯酐、顺酐、己二醇3240韧性，用于船舶电

9、机，车身306（004）乙二醇、苯酐、顺酐、环己醇303535造船，车身油槽等1.81.333丙二醇、一缩乙二醇、间苯二甲酸（间苯型）15231100210065716.520胶衣，有触变性，硬度好，耐水34（邻苯型）152710002500657182135新戊二醇型1119801605965720耐水煮，耐冲击，耐污染400.1585随着技术进步、产品及工艺上的需要，胶衣树脂的品种随之越来越多，有的专用于手涂，有的专用于喷涂。目前基本上分为邻苯型和间苯型两大类，比较之，间苯型优于邻苯型。像不饱和树脂一样：即使同一品种类型的，各生产厂家往往各有自己的牌号。此外，胶衣树脂还有一些专用胶衣，如模

10、具胶衣、阻燃胶衣（OI30）、食品级胶衣等。因此FRP生产厂家应当根据自己的需要而选用。而且认为合用时，最好不要经常更换原料供应渠道。6.什么是填料？使用填料的原则是什么？答：填料是加入FRP中以改善某种性能或降低成本而本身又具有相对惰性的物质。填料并非是FRP中的必需材料，用不用、用多少都由FRP制造者根据产品性能的需要来决定。填料的使用可以提高某些性能，但用量过高，弯曲强度要下降。特别是大多数填料，即使很干燥也会影响树脂的凝胶时间，因此在一般情况下，不必使用。使用填料时，可以参照一下几个原则：（1）因为确实需要突出某种性能或工艺上十分需要，可以选用有关填料；（2）决定使用某种填料是同时，必

11、需考虑到带来的不利影响的程度，例如聚酯FRP中，若使用炭黑或石墨粉，会影响制品的固化度；（3）根据实际经验或通过实验来确定恰当用量；（4）如果单纯为了降低成本而牺牲某些重要性能去使用填料，则不可取。7.填料给FRP的性能可以带来哪些影响？ 答：大致有如下方面，供选用时参考。（1）加入某些无机填料能减少FRP体积收缩，防止翘曲、龟裂及内部裂纹，并提高耐热性、自熄性、抗渗性等。（2）纤维状填料能改善冲击及拉伸强度。（3）水合氧化铝、三氧化二锑、氯化石蜡等可阻燃消烟。（4）氧化镁、氧化钙等增稠作用，可用于SMC。(5)活性二氧化硅、白炭黑、膨润土以及乳液法生产的PVC粉末有触变性，在FRP的垂直面上

12、施工可防止流胶，这些触变性填料一般用量为1%5%。白炭黑又叫轻质二氧化硅，性能与炭黑相像，又是白色，故叫白炭黑，极细，容量为0.128g/cm3,吸收空气中水分后易聚成粒子，烘干后恢复原状。表面积、分散力、强度、抗撕力都较大，含二氧化硅80%85%，还可用作补强剂、润滑剂等。(6)石墨粉、炭黑、铝等金属粉可使FRP导电。（7）金属粉，氢氧化铝、氢氧化镁可使FRP导热。（8）辉绿岩粉，增加强度和耐腐性（但有渗透性），辉绿岩的硬度78.（9）加入银粉（铝粉）耐紫外线，用于露天设备，防老化。（10）金刚砂（SiC）、氧化铝、粘土、二氧化硅、石英粉、石墨、硫酸钡、聚四氟乙烯粉可增加FRP耐磨性。（11

13、）云母，氧化铝、瓷粉、铁粉、水泥可提高电绝缘性能。（12）石棉纤维、铝粉、玻璃纤维，可提高抗寒及冲击韧性。（13）石英粉、氧化铝、瓷粉、铁粉、水泥可提高硬度、抗压及起始模量。（14）氧化铝，钛白粉、瓷粉可增加粘结力。（15）石棉、云母、硅胶粉、酚醛树脂可提高耐热性。（16）滑石粉、氧化铝、陶土、碳酸钙、玻璃粉、石墨、石膏粉可降低成本，减少固化收缩。（17）加入碳酸钙、滑石粉有利于着色。（18）加入滑石粉、二氧化硅、硫酸钡、玻璃粉可提高耐腐蚀性。（19）玻璃空心微珠，密度小，约0.080.24g/cm3,用于人造大理石、人造玛瑙做填料，漂浮率93%。（20）漂珠，又称空心微珠，是空心玻璃小球，来

14、源于粉煤灰，是一种多功能的无机填料。用于无机玻璃钢中较理想，密度小，约0.50.7g/cm3,含碳2%，容量310340kg/m3，粒径2200m。(二)、玻璃钢生产1.手糊成型的工艺过程如何？答：FRP产品的成型过程也就是玻璃钢产品质量的形成过程。文明生产对FRP产品来说是十分重要的，因为FRP可以看做是由各种材料组成的一个复合结构；而这种结构受到工艺过程中的各种因素制约。因此，手糊成型看起来方便简单，不需过多设备和工具。但手糊成型恰恰是工艺要求严格、需要熟练的操作技术，并不是简单的工艺方法。本章将详细介绍FRP的工艺过程及其影响因素。图9-1所示为玻璃钢车间生产流程。 配料间 剪布间 糊

15、制 车 间 无尘间 模具保养间 产品加工 热固化室检 验 入 库图9-1 玻璃钢车间生产流程2.施工人员如何合理分工？答：FRP是一种复合材料，又是手糊操作，与金属产品的机械加工不同，对于人的因素依赖性很大，在国外，对操作人员进行了详细分工，并提倡一专多能。在此前提下作了如下分工：清洁工；模具保养修理工；打蜡喷涂胶衣工；裁剪工；配料工；糊制工。一专多能，相对分工，各负其责。没有一批责任心强、技术水平高、有着良好的工艺作风的施工队伍，要想生产出高质量、高水平的产品是不可能的。因此，经常性的专业培训，进行智力投资是不可忽视的。3.FRP糊制前要做哪些清洁工作？答：清洁是FRP工人最易疏忽的工作，手

16、糊FRP产品与其说是工业品，不如说是工艺品。FRP的外观最容易受到污染，做得好，能给人美感。而外观质量好坏与清洁习惯和管理有密切关系。（1）模具清洁。 模面上的一切尘埃、微粒、油迹都直接影响到FRP的外观。因此，模具用后要清理，用清洁剂清洗，最后用清水冲洗，不准用丙酮洗,包括用FRP制作的工具。（2）场地清洁。 每天要进行场地清洁，场地清洁有利于产品，也有利于人的健康，随地吐痰、物件乱抛、树脂满地的坏习惯必须改变。（3）工具清洁。 我国一般是 “谁用的工具谁清洁”。在国外是专设清洁工，这样做对大型产品、数量多的产品更为有利。随着技术进步，以及社会对FRP产品越来越高的要求，FRP的生产方式不可

17、能像目前这样，长期以来只靠一块刮板定“终身”。新的材料、新的工具、新的技术必然要逐步应用到FRP的成型工艺中来，因此，FRP的生产人员，在提倡一专多能的基础上。进行合理分工，势在必行。这对技术的精益求精、提高产品质量、提高工作效率是有益的。4.如何裁剪玻璃布？答：（1）裁剪前根据需要，可以先进行脱蜡（指有蜡布），需化学处理的要进行化学处理，不要受潮，不受污染。（2）简单形状的制品，可按尺寸大小直接裁剪，复杂形状的按预先制成的纸样剪裁。（3）可以单层裁剪也可以数层一次裁剪。工具可有切纸机或被服厂用的电剪刀剪裁，也可用其他合适剪刀，刀口都要锋利。5.如何进行胶衣施工？答：胶衣是指FRP表面所带的既

18、有保护作用、又有装饰作用的树脂层。上胶衣时应注意如下问题。（1）脱模剂完全干燥后才能上胶衣。（2）涂刷或喷涂要均匀，太厚，易裂易剥落；太薄，失去保护作用。日本用量为450600g/m2，厚度不超过0.30.4mm。喷涂时，喷枪与模面成90°左右，平行移动，一般用2.5mm口径喷枪，压力0.40.5Mpa（指喷枪处压力），喷涂距离保持3040cm。国内要求厚度为0.250.4mm,即300500g/m2。涂刷胶衣时，最好涂两层，等第一层初凝后再涂第二层，这样比较均匀，每次间隔时间大约为4060min。 （3）胶衣层可用表面毡增强。 （4）如果想使胶衣层用量减少到最低限度，又怕下面的纤维

19、或其他颜色显现出来，可以在紧靠胶衣的12层布或毡中用和胶衣相同颜色的树脂。 （5）胶衣中不能混入机械杂质，可用旧的薄型妇女尼龙袜过滤（特别是喷涂用的胶衣）。（6）胶衣涂后，若需要加快凝胶速度，日本资料介绍，可放在直射阳光下，也可以用红外线灯照射，为防止局部温度过高，应不时移动，以保持稳定平衡。（7）胶衣粘度，可用3%5%的丙酮或苯乙烯来调节。用苯乙烯时，产品硬度增大，只在要求耐溶剂、耐热剂时使用，总之都应少用。 （8）环境湿度太大时，可用送风机送热风或者使用红外线灯来提高温度。（9）冬季低温时为了降低胶衣或树脂的粘度，应在使用前的23h将胶衣或树脂转到暖室内。（10）为了不让FRP透光，可在第

20、一层胶衣固化后，再喷一层黑胶衣或在FRP施工安装完成后，在内表层用毛刷涂一层着色聚酯。6.FRP产品如何糊制？ 答：（1）待胶衣初凝，手感软而不粘时，立即铺层糊制。铺层要按层次安排进行，胶衣后面的一层要仔细成型，完成后可停歇一段时间，等不粘手再铺第二层，成型时反复刮挤，树脂含量越小越不易变形，树脂凝胶时间调整为1h左右为好，以便减少成型后变形。 （2）由于树脂固化收缩，易使布纹凸起，造成表观不平滑，为此，表层除用胶衣外还可用0.060.1mm厚的薄布、表面毡，甚至用纸或有机纤维布做表面。还可用普通树脂加入粉末填料（由产品性能需要而定）来代替胶衣树脂。不过，树脂都要饱和。 （3）紧贴胶衣的增强材

21、料，最好用12层短切纤维毡，或用0.2方格布，要注意排除气泡。树脂也要饱和，这样有利于浸透和排除气泡。（4）制品的厚度超过7mm，据有关资料介绍可分两次成型。等放热缓慢时再继续。由于国外用的是无蜡树脂，即使到第二天表面仍是粘的，可再继续糊制。直到最后一层才用有蜡树脂，防止制品表面发粘。（5）日本的FRP的糊制（称为积层）一般是在胶衣层上，按GC-M-M-R-M-RM或GC-M-R-M-R-M-R-M.的积层方法进行。尤其在喷涂成型时更是如此。其中GC表示胶衣，M表示短切玻纤毡，R表示无捻粗纱玻纤布（也有用C表示玻纤布，S表示表面毡）。一般不用“RR”积层方法。（6）国内在糊制厚壁制品时，为防止

22、固化时发热量过大（见问71的放热曲线），如确需中途停下实行多次成型时，只有将前一次已固化的含蜡表面磨去才能继续。中途如果停顿，应尽量在固化之前就继续糊制。什么叫厚壁制品？有人说铺层到可能因发热而变形，影响继续作业为止；有人说厚度10mm，说法不一。国外也有人讲，5mm以上厚的FRP，一次铺层会有困难，可分阶段进行。(7)玻纤布之间的接缝应互相错开,一般搭缝宽度不小于50mm,有人说可以搭接布的1/2,糊完一层后再于第二层补上1/2。转角、法兰、入孔等受力处，可增加布层，但布的尺寸要由小到大。凡是棱角处要尽量不在此处搭接，这些都要在成型前就考虑周到。每次铺层，不得同时铺两层以上的布。（8）若玻纤

23、布正交铺覆，则FRP两个方向上的力学性能相同，要想FRP各相同性，则需用毡作增强材料，或将布作0°、45°、90°、135°、0°依次铺覆即可。另外要考虑到纤维的连续性，在受拉方向要尽量使纤维连续，甚至使用单向纤维增强或使用单向布。（9）含胶量。用方格布时，含胶量控制在50%55%；用毡时，控制在70%75%。最好逐层称布，树脂定量使用。（10）糊制工具。国内常用工具前面已介绍过，国外常用的工具很多，如各种毛辘（毛辊）、铁辊、毛刷等。大面积产品使用毛辘，据说效果较佳，在转角处及小型产品，一般采用毛刷，毛刷的缺点是容易造成玻纤曲折，影响强度。（1

24、1）为了提高产品的强度，有时在产品中埋入加强筋。要这样做，应在铺层达到70%以上时再埋入，这样不致影响表层质量。埋入件不论是金属（聚酯中避免用铜）、木材，还是泡沫塑料，都要去油洗净，为防止位移，应稍加固定。（12）糊制时用力沿布的经向和纬向顺一个方向赶气泡，或从中间向两头赶气泡，使补层贴紧，含胶量均匀。（13）遇到直角、锐角等尖角时，又不能改变原设计，可在这里填充玻璃纤维加树脂。国外用聚酯:滑石粉=1:1拌成腻子，先用胶布遮掉尖角的其他部分，然后用FRP做成圆弧状刮板，将腻子刮到尖角里。未固化前揭下胶布，固化后用280#、320#、460#砂纸来打磨腻子，然后再铺层。（14）在垂直面上糊制，为

25、防止或减少流胶，可在树脂中加适量触变剂。（15）对于大型产品，中央不能站人，可用悬吊式脚手架，以便施工。（16）糊制时，可打开窗户自然通风，可用电风扇或列车吊扇通风。特别是大型的凹形模具内，容易积聚苯乙烯气体，因苯乙烯被空气约重3倍，无通风时，凹处含量可达300ml/m3，有通风时约为2030ml/ m3，因此，不及时排除既影响工人身体，也影响树脂固化（发粘）。笔者曾于1992年初，带队去外地一个大型钢板酸槽的防腐内衬工程，一天早晨独自下到槽底检查头天FRP的固化情况，越往下走气味越强烈，几乎昏倒，最后屏住呼吸才脱离现场，十分危险。（17）拐角处的圆角R的限制是：内侧R>5mm，外侧R&

26、gt;2mm，若太小，由于玻纤的回弹，易在拐角处产生气泡。（18）糊制完毕。要使落成面上也能带胶衣，可以先将刚糊完尚未凝胶的落成面进行修整，使之平整无毛刺，在凝胶开始时的放热期间，随即涂刷加有蜡液的胶衣树脂，或用加有触变剂的普通树脂在落成面上涂12层富树脂层。若胶衣是带色的，可在紧贴胶衣层的一层布中用和胶衣或富树脂层相同颜色的树脂。这样可使FRP产品两面带胶衣或富树脂使之两面光。糊制完毕，工具要清洗干净，如用过的毛刷浸在油漆稀释剂或丙酮中，仍在变硬，无法再用，因此，必须将树脂洗去，再干燥备用。（19）糊制工作看来简单，如果没有一定的熟练程度和认真态度，难以得到好的产品。因此要求糊制工作做到：快

27、速、准确、密实、含胶量均匀、无气泡以及表面平整。特别在弯角处的铺布方式以及处理方法是否科学合理，要靠糊制工的经验。7.FRP制品应何如脱模？答：由于模具大小、形状、材料等方面差异很大，因此脱模的方法也不完全相同，这里只举出某些原则，以供参考。（1）脱模前先将超过模具边缘的FRP毛边、纱头剪断或凿去，便于顺利脱模。可用手触摸树脂，不黏手时即可把从模具中挤出来的树脂用刀沿模具边缘切除，既卫生又有效，切口也漂亮，但是火候应掌握好，以既不太硬又不太黏为度。（2）脱模时，不能硬打硬敲，应根据模具形状结构，因势利导以智脱模。反对以力脱模，提倡以柔制刚。即使需要槌打，也只能用木槌或橡皮槌。（3）脱模工具最好

28、用木制、铝制、铅制得。以防止将产品表面划伤。（4）工具脱模法用硬木、铜或硬塑料制成楔子轻轻楔入制品和模具之间恰当部位。也可以在上述基础上，另在模具上设有气孔，吹入压缩空气或注入高压水，或者灌水让PVA溶解，使之逐步分离。或者利用模具的重量或者产品之重量，起吊脱模，当然要预先做好起吊装置。大型制品可以借助千斤顶及起吊装置，但要防止用力过猛。可在模具的适当位置，装上顶块（用尼龙等材料制成），从模具下方用螺杆顶出，辅助脱模。要尽量不让顶块在产品上留下大的痕迹，顶出时用力得当，保护好胶衣。（5）二次脱模法：对大型或异性、型产品，可先在模具上糊制一个薄壳，固化后容易剥离，薄壳脱模后立即贴在原来的位置上，

29、接着采取下面两种措施。在薄壳上砂毛去蜡并继续糊制，直到要求厚度，固化后再脱模就容易了，这里将薄壳也作为产品的一部分。将薄壳作为模具。在薄壳上进行表面处理，使之具有一定平顺度和光洁度（通过打磨、油漆、上脱模剂），再糊制产品。固化后，将薄壳剥下，此法应考虑到产品外形会产生一定差异。（6）脱模后如有分层，可用注射器从针孔中注入树脂。总之，脱模方法的好坏，牵涉到产品质量及模具保护，是设计者和操作人员要共同研究、共同配合的课题。8.钻孔时怎样防止胶衣缺口？ 答：从胶衣面开孔，使用垫板；减慢送进速度（尤其在开始钻孔和将钻穿时）。9.FRP产品如何检验？答：由于FRP的质量受到各种因素的影响，因此FRP的质

30、量检验至今还没有完全成熟。FRP的产品检验，既包括FRP的性能检验，也包括该产品的具体要求的具体检验。（1）外观检查有胶衣的产品，表面应光滑，色泽要均匀，不得有污染、皱折、裂纹、颗粒及树脂剥落等缺陷。含胶量要均匀，局部积胶、局部缺胶、纤维显露等不得超过根据具体产品规定的合格标准（面积大小，数量多少）。产品表面不得有明显影响使用的缺陷，否则要修补。产品厚度、几何尺寸及公差、强度、钢度、预埋件都要符合设计要求。批量生产的，要按照产品检验规定抽检，分析缺陷原因，采取措施。（2）固化度检测固化度对FRP产品来说是十分重要的内在质量指标，它几乎关系到FRP除外观质量以外的所有性能。下面介绍的四种方法实际

31、都是检验固化度的间接法。现场检查。 a.手触FRP产品表面有无粘感；b.用干净棉球醮取丙酮放在制品表面观察，棉花是否出现颜色；c.敲击制品听声音，是模糊还是清脆；d.用硬币划不出伤痕；e.用含有树脂（有蜡树脂）和玻璃纤维的边角折断时发出的响声。淀粉-KI法。 取0.5gFRP刨屑，经过150目筛，放入盛10ml淀粉-KI溶液的试管中，每天做一次，比如第八天，不到10min才出现颜色（见表9-16），表示固化太慢未达到预期固化程度；如超过10min才出现颜色，表示固化进程是快的。相反，从出现颜色的时间又可根据该表大概地确定该FRP以室温固化多少天，由固化的天数可参照表9-9大致确定巴氏硬度，从而

32、了解固化的程度，固化比较理想的FRP的巴氏硬度一般为40-50.表9-16 淀粉-KI法测固化度的对照凝胶时间(室温)/天124810162555出现颜色的时间3min4min4min10min15min1h2h2h以上由于刨削表面积变化大，故此法只是粗略的方法，但仍有一定准确性。由此方法也可用于树脂浇铸体作试验比较。通过测试巴氏硬度来间接地考核FRP的固化程度。见问144之（7）。填料含量如果较高将影响该项的测试可靠性。测FRP中树脂的不可溶性含量，即用丙酮来萃取出树脂中的可溶性成分，从而得到不可溶性含量，以此间接地说明固化程度。此法也适用于环氧或酚醛FRP，是目前用得最多的方法。FRP的具

33、体产品如何检验，由设计者根据该产品的使用要求来制定出检验标准，比如服装模特、波形瓦、槽罐等都是FRP产品，但不能用同一个检验标准来检验。(三)、FRP产品如何进行机械连接答：在FRP产品的设计和生产中，人们总想尽可能地将产品组成整体的。但在实际生产中，有时难以做到，必须进行某些部件的拼装和连接。连接方法有机械的和胶接的两种办法。用螺栓等机械连接对FRP来说是忌讳的，但是，仍然是常用方法，如螺、铆和销钉连接等，以销钉连接时的挤压设计强度为例，它随着销钉直径A和连接件厚度B之比的增大而降低，当A:B=1时，各种FRP的设计挤压强度（MPa）分别为：聚酯，200-250，环氧250，酚醛250，有机

34、硅200，毡增强的聚酯为140.若A:B=4，设计挤压强度要下降30%，一般而言，A:B4，否则连接部位要局部增强（如加厚）。边距、短距、钉距是否合理，关系到连接件的拉伸或剪切破坏强度，钉距一般采用5D，即5倍开孔直径，最小取4D。见图13-1表13-1 端距、边距推荐值连接件厚度/mm端距比(尾端距离/孔径)边距比(侧面距离/孔径)33553.02.52.02.01.51.25（1）螺钉连接螺钉的垫圈直径应为螺钉直径的2.5倍。用小螺栓时，也可用尼龙或PE垫圈，同时起水密封作用。用较大螺栓时，金属件与FRP之间应填足密封剂或腻子。螺栓孔以螺栓直径的1.05倍为标准，垫片厚度应大于1.5mm或

35、取螺栓直径的0.1倍以上。（2）自攻螺丝连接在手无法放入的板的背面，需要固定较小载荷的零件，并且不需要拆卸时可用自攻螺丝，通过FRP板直接拧入。该处板的厚度必须为螺钉直径的1.5倍以上，螺钉长度要使用能穿过FRP板露出三条以上螺纹的螺钉。螺钉直径小于3mm的，由于对FRP的保持力小，最好不用。（3）铆钉连接装配轻而不大受载荷的物体或定位时，常采用拉拔式铆钉，用特殊工具，很方便。FRP的另一种连接方法是胶接，这是本章要介绍的重点，而且重点介绍各种胶粘剂以供参考选用。2.FRP胶接时，对胶层厚度有何要求？答：胶层越厚，粘接强度越低，应当多少最合理？应根据不同材料、不同粘结剂而定。胶层厚度的选择要考

36、虑胶接面的修配质量和加温时胶粘剂的流动性，一般经验是加压后周边能挤出胶瘤、无空白，但又不能有流胶现象。每层胶量大约在150-200g/mm2,一般为1-2层。研究表明：胶层厚度在0.05-0.5mm范围内。剪切强度与胶层厚度成反比。对合的两个面一般都应涂胶。表13-9的数据作为参考。表13-9 胶层厚度与粘接强度的关系胶层厚度/mm0.1151025粘接强度/MPa26893636352(四) 玻璃钢的基本性能1.FRP的冲击性能有何特点？答：FRP的冲击值与金属相比要小得多，但是FRP的最大弹性应变能（图14-5中，在弹性范围内的斜线面积）却比金属大得多，这样，抵抗小能量多次冲击的性能，FR

37、P要比金属有利。冲击试件经过试验后其断面若有较大分层区域，断面参差不齐，则冲击强度较高；相反，断面比较整齐，分层区小，则冲击强度较低。这就说明树脂和纤维粘结不太好的FRP，冲击韧性有时反而较高。冲击性能是材料的重要性能，随着FRP的成型方法和使用材料不同而不同。表14-3列出了648环氧FRP的经纬向冲击强度。表14-3 648氧环FRP的经纬向冲击强度项目4 ： 1双向FRP7 ： 1双向FRP经纬经纬冲击强度（N*cm*cm2）1837930569树脂含量（%）21212222玻璃布无碱4 ：1斜纹布无碱7 ：1斜纹布测试方法，在日本有两种，即简支梁法和悬臂梁法，我国常用的是简支梁发，单位

38、是N*cm*cm2。据日本资料介绍，冲击强度随着增强材料的不同右如下数据：（1）注射成型制品的冲击值200N*cm/cm2;短切纤维在注射流向中得到取向，垂直于流向的冲击值150N*cm/cm2，平行于流向的冲击值80N*cm/cm2。垂直于流向的短切纤维尼龙冲击值在140200 N*cm/cm2之间，在同样情况下，维尼龙加玻璃纤的冲击值在100150N*cm/cm2之间，纯玻纤在60130N*cm/cm2之间（指短切纤维垂直于流向）。由此说明，用短切维尼龙作增强材料的注塑成型，冲击值最高。（2）团状模塑料制品的冲击值为100300N*cm/cm2；片状模塑料制品的冲击值为5001000N*c

39、m/cm2.影响着两种制品的冲击值的主要因素是玻纤含量，大致是随着纤维含量的增加而成比例地提高，有着纤维越长冲击值越高的倾向。（3）玻纤毡增强制品的冲击值为10002000N*cm/cm2.普通玻纤毡（纤维质量含量约30%）中纤维取向近似平面状，冲击值随板材厚度及试样宽度的增加而增加。温度越低，冲击值越高。制品吸水和结冻时冲击值增高。（4）玻纤布增强制品的冲击值为20003000N*cm/cm2.纤维取向为平面状，厚度方向和平面方向的冲击值不同，前面已介绍过。（5）玻纤缠绕制品（单向）冲击值为5000N*cm/cm2。按纤维方向取样时冲击值很高，约5000N*cm/cm2，另一方向则极低2.F

40、RP的疲劳性能有何特点？答：前面讲的是材料受静止的短时间施加载荷的情况，是静态力学性能。而疲劳强度受到的是交变载荷，属于动态性能。FRP和其他材料一样，动态性能和静态性能有明显区别。材料在交变载荷作用下，虽然所加的最大应力尚远远低于材料的静态强度极限，但仍会导致材料破坏，这种现象称为疲劳，一般而言，FRP的疲劳破坏过程比较长，裂纹发展的速度比较慢。这是FRP的优越性。；例如，FRP叶片出现疲劳裂纹后，仍能安全工作200h，而在同样情况下，金属叶片只能工作10h。几种FRP疲劳限度见表14-4.表14-4 经纬比例1 ：1玻璃布FRP的疲劳极限树脂类别频率（次/min）拉伸强度（A/Mpa）疲劳

41、强度（B/Mpa）B/A（100%）E-51+三乙烯四胺65002205324306聚酯+BPO70002303013E-42+苯酐50002407430E-42+顺酐+3193聚酯30002707026经研究得知：疲劳强度和玻纤的体积含量有如下关系：（1） 无捻粗纱布的FRP板中，布的最佳含量约为35%。（2） 缎纹布的FRP板中，布的最佳含量约50%。疲劳强度随着温度升高而降低，低温下比在室温时提高。水浸泡时比在大气中降低，但在45°方向上反而提高。3.树脂和玻璃纤维在FRP中的作用是什么？答：树脂好比钢筋混凝土中的水泥，也好比人体中的肌肉。纤维好比钢筋混凝土中的钢筋，也好比人体

42、中的骨骼。树脂是基材，纤维是骨材。在FRP中各自起着独立作用，但又不是孤立的，而是相互依存的。所以说FRP不光是材料，也是结构。一般来说，FRP的强度来于玻纤，这是对的，不论是强度还是弹性模量，树脂比玻纤都差得多，但是，另一事实是：FRP的弯曲、层间剪切及平行压缩强度，在很大程度上又决定于树脂，对于拉伸强度，一般而言，虽然取决于玻纤，但仍然不能忽视树脂的作用。例如，用同品种而且含量也相同的玻璃布分别制成环氧FRP和酚醛FRP，结果前者的拉伸强度可达400450Mpa，后者仅能达到250300MPa。因此，不能过分强调玻纤的作用。至于树脂作用，大致有如下三个方面。（1） 粘结作用树脂不同，粘结力

43、也也不同，如环氧树脂有多种极性基团，特别是环氧基于玻璃可能以化学键连接，这是环氧的优势；聚酯树脂浸润性好是优势，而且交联点多；而酚醛树脂却以交联密度大的优势来弥补自身的不足。在混凝土中水泥对钢筋的粘结仅为物理作用，是简单的材料复合；而树脂对玻纤的粘结，不光有物理作用，还有化学作用，特别是偶联剂的使用，在界面上形成键桥，对树脂和玻纤的粘结有很大意义。在FRP中，不希望纤维互相接触，最好呈分散状才能起骨架作用。纤维和树脂的粘结作用在单向FRP中，当受力方向与纤维的粘结有关。（2） 传递荷载和均衡荷载的作用玻纤有很高的抗拉承载能力，但一束纤维不能成为构件，只有做成FRP后，才能当构件使用。比如一个梁

44、，上部受到载荷时（图14-6），把树脂载荷传递给纤维，于是上层纤维受压，下层纤维受拉，中间部分受剪。而这剪力要由树脂来承受。当然FRP的层间剪切强度是低的，约为拉伸强度的1/10，树脂将最大限度地把载荷传递给它，均衡地分布到凡能承载饿纤维身上。但是由于纤维在生产过程中会造成种种缺陷，因此，实际上纤维从未达到其理论强度。（3） 树脂本身特性的作用 树脂品种不同，作用也不同，这就要求有选择地使用，如氧环的强度比聚酯和酚醛高。同样是聚酯，性能也不同，有刚性的，有柔性的，195#透光、DAP透电磁波、197#耐腐等。在玻纤当中，无碱比中中碱强度高、耐热。高强纤维又比无碱纤维强度高等。常用树脂的力学性能

45、见表14-5。表14-5 常用树脂力学性能性 能聚 酯环 氧拉伸压缩扭转拉伸压缩扭转比例极限/Mpa5010030599650极限强度/Mpa50135.2605913060弹性模量E/MPa3.8*1033.3*103-3.2*1034.1*103-剪切弹性模量/MPa-1.3*103-1.25*103拉伸强度/MPa427185压缩强度/MPa92190110弯曲长度/MPa（弯曲）60120（弯曲）130 注：树脂的其他性能见第三章的有关介绍。对于各种材料的安全系数，一般规定塑性材料为1.4-1.7，脆性材料为2-3。A3钢、黄铜等属于塑性材料，铸铁、混凝土等属于脆性材料；FRP本身应属

46、于脆性材料，但又不完全属于。4.FRP的安全系数怎样去选择？答：安全系数=极限强度/许用应力。因FRP没有明显的屈服点，所以对于简单结构的产品，可根据极限强度及合理的安全系数来进行设计。由于FRP弹性模量比金属低得多，所以对于大型结构物，要设法防止大的变形。FRP的安全系数要取多大，还无统一标准，对于大型制品，可根据表14-6考虑。在设计中还应注意FRP性能的离散性（不均匀性），由于玻璃钢是复合材料，受材料、工艺等影响，比金属离散系数大，以一般水平，可考虑手糊成型制品的离散系数为0.01-0.15左右。如果希望制品的破坏概率为0.1%（即99.9%制品可信），那么最小的安全系数也要取2。目前F

47、RP在实际应用当中，一般取安全系数为3-5。对于各种材料的安全系数，一般规定塑性材料为1.4-1.7，脆性材料为2-3。A3钢、黄铜等属于塑性材料，铸铁、混凝土等属于脆性材料；FRP本身应属于脆性材料，但又不完全属于。载荷性质安全系数静短期载荷静长期载荷交变载荷冲击载荷动载荷244-61045.设计FRP制品时，对其力学性能应注意什么问题？答：设计FRP产品时，金属结构的设计不能照搬，要主要的主要问题有：（1）纤维方向与受力方向一致，拉伸强度高；（2）在保证完全浸润的前提下，纤维含量增加，强度增加；（3）玻璃钢的弹性模量E=2×104MPa;其中：玻璃纤维的弹性模量E1=7×

48、;104MPa；树脂的弹性模量E2=0.3×104MPa。可以看出，FRP的弹性模量是不锈钢（E=2.1×106MPa）的1/10。还可以看出，E1是E2的20倍，这就说明起承力作用的是纤维，相当于混凝土中的钢筋。但是树脂还是起作用的，像混凝土中的水泥（水泥抗压不抗拉，因此用水泥制造拱形桥）一样，除有抗抗压作用，从微观的界面来看还起了粘结作用。要提高FRP的弹性模量，设计中可以考虑使用像蜂窝之类的夹层结构。（4）在缠绕制品中，若环向缠绕，纵向受力，则制品只能承受20%的载荷。（5）FRP制品的线形要平缓过渡，防止突变，突变易产生应力集中，厚度变化最好限制在50%以上，否则易

49、产生收缩不均匀等现象。（6）FRP的结构，尽量做成整体式的，因为连接点也就是薄弱点，并且浪费材料。不希望用螺钉连接，否则要打断纤维，并且产出挤压力，使胶衣开裂，内部树脂层破坏。（7）单向FRP的第二主向强度有时不到第一主向强度的5%，因此，在满足第一主向载荷的同时，还必须考虑和校核第二主向的载荷和强度。（8）FRP的弹性模量低，玻纤含量为80%的单向FRP，即使是第一主向的模量，也仅为钢的1/4；一般双向FRP其主向模量约为钢的1/14，为铝的1/5；而准备向同性FRP的模量木材还低。这在设计中应予以重视。对有钢度要去的结构，可以用夹层结构。对于抗冲结构，其低模量和高强度倒是1个可以利用的优点

50、。双向FRP的剪切模量仅为拉伸或压缩的20%，对单向FRP，有时还不到10%；对于抗扭结构，有时要将纤维扭向相反方向偏转一个角度来布置，以牺牲一些纵向模量来提高剪切模量。（9）弯角部位，应取较大半径，避免锐角，曲率半径最好为厚度的2.5倍以上，最小也应与厚度相等。有的资料介绍，为防止纤维在拐角处架空、凹塌，此处的曲率半径R要稍大些，同时，此处含粗砂量要少，含树脂要适当，多余树脂应预先挤去，防止树脂聚积。6.FRP的耐腐蚀性如何？ 答：FRP的耐腐蚀性主要是指FRP在酸、碱、盐及各种有机溶剂中抵抗化学老化的能力。总的说，FRP有较好的耐腐蚀性，因此已广泛用于化工防腐等部门。环氧FRP的耐热性一般

51、都优于聚酯FRP。通用型聚酯严格说一般不推荐用于化工设备，只能用于非氧化性矿物酸和中等程度的腐蚀介质中。化学介质对FRP的作用，如果是物理作用，则介质分子对FRP起膨胀、增塑作用，大分子链并未破坏，虽易引起FRP性能某些变化，但有可逆性（这点和水的作用相似）。如果是化学作用，则介质分子与粘结剂（树脂）大分子之间发生化学反应，造成树脂的化学键断裂，从而导致FRP性能的衰退，通常称为化学老化，是不可逆的。表14-16列出浸泡一个月，各种介质对FRP性能的影响情况。表14-16 浸泡一个月，各种介质对FRP性能的影响介 质浓 度（%）307#聚酯冷固化DAP307#聚酯和DAP193#聚酯改性氧环197#聚酯冷固化695#三聚氯酸环氧丁苯硝酸53000000001-02硫酸53000000000-0-300盐酸53010010101-03醋酸53000000000-03300氢氧化钠53033020303-0300氢氧化铵52533000000-300丙酮3003-32汽油0000-0王水3020-33注：0表示弯曲强度保留率在90%以上；1表示弯曲强度保留率在80%90%；2表示弯曲强度保留率在70%80%；3表示弯曲强度保留率在7