《复合材料概论》课程论文格式要求

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玻璃钢复合材料

院、部：材料与化学工程学院

同学姓名：张永煊

指导老师：朱莉云

专业：无机非金属材料工程

班级：材本1103

完成时间：2024年6月7日

resistance,corrosionresistance,candesignstrongsex,convenientmaintenance,highefficiency,lowcost,makeitsapplicationinmodernaspectsofhavingtheeffectthatcannotbeunderestimated.

Keywords:Materialperformance;Marketneeds;Glassfiberreinforcedplasticpositematerials;Applications;role

玻璃钢复合材料

1概述

1.1名字来由

由于其强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能，象玻璃那样，历史上形成了这个通俗易懂的名称“玻璃钢”，这个名词是由原国家建筑材料工业部部长赖际发同志于1958年提出的，由建材系统扩至全国。

1.2含义

玻璃钢别名玻璃纤维增加塑料，俗称FRP（FiberReinforcedPlastics），即纤维增加复合塑料。一般指用玻璃纤维增加不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增加材料的增加塑料，称谓为玻璃纤维增加塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。

2玻璃钢的物理化学性能

2.1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、热膨能等。

2.1.1密度

玻璃钢密度介于1.5～2.0之间，只有一般碳钢的1/4～1/5,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一般碳钢的水平。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一般碳钢，而且可达到和超过某些特别合金钢的水平。

2.1.2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，在高频作用下仍旧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，在用相同树脂的状况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/3～1/2,。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。

2.1.3热性能

玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的２～３倍，导热系数比较低，只是金属材料的1/100～1/1000。此外，某些品种玻璃钢的耐瞬时高温性能也非常突出，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5000～10000K高温及高速气流的作用。

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、纤维暴露、分层等现象。但随着科学技术进步，人们可以实行必要的防老化措施，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，一般为25%～30%。

2.2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，而且不需实行防腐、防锈或防虫蛀等防护措施，削减了维降费用。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，以爱护金属。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，会消失较严峻的龟裂裂缝，起不到防渗漏和爱护金属的作用。在树脂中添加肯定量的玻璃纤维后，将树脂中消失较严峻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，这样可以阻挡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，节省大量不锈钢材等方面的优越性，取得了显著的经济效果。

3特点及优势

3.1轻质高强

相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。

3.2耐腐蚀

FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的反抗力量。已应用到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。

3.3电性能好

是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能爱护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。

3.4热性能良好

FRP热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金属的1/100~1/1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温状况下，是抱负的热防护和耐烧蚀材料，能爱护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。

3.5可设计性好

（1）可以依据需要，敏捷地设计出各种结构产品，来满意使用要求，可以使产品有很好的整体性。

（2）可以充分选择材料来满意产品的性能，如：可以设计出耐腐的，耐瞬时高温的、产品某方向上有特殊高强度的、介电性好的，等等。

3.6工艺性优良

（1）可以依据产品的外形、技术要求、用途及数量来敏捷地选择成型工艺。（2）工艺简洁，可以一次成型，经济效果突出，尤其对外形简单、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。

4不足之处

4.1弹性模量低

FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1E5）小10倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，简单变形。

可以做成薄壳结构、夹层结构，也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。

4.2长期耐温性差

一般FRP不能在高温下长期使用，通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降，一般只在100℃以下使用；通用型环氧FRP在60℃以上，强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂，使长期工作温度在200~300℃是可能的。

4.3老化现象

老化现象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下简单导致性能下降。

4.4剪切强度低

层间剪切强度是靠树脂来担当的，所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，最主要的是在产品设计时，尽量避开使层间受剪。5用途

玻璃钢是近五十多年来进展快速的一种复合材料。玻璃纤维的产量的70%都是用来制造玻璃钢。玻璃钢硬度高，比钢材轻得多。喷气式飞机上用它作油箱和管道，可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员们

玻璃钢储罐

，他们身上背着的微型氧气瓶，也是用玻璃钢制成的。玻璃钢加工简单，不锈不烂，不需油漆。我国已广泛采纳玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇、游艇，以及

汽车制造业等，节省了不少钢材。由于玻璃钢是一种复合材料，其性能的适应范围特别广泛，因此它的市场开发前景非常宽阔。据有关统计资料，世界各国开发的玻璃钢产品的种类已达4万种左右。虽然各国均依据本国的经济进展状况，开发的方向各有侧重，但基本上均已涉及到各个工业部门。我国玻璃钢工业经过四十多年来的进展，也已在国民经济各个领域中取得了胜利的应用，在经济建设中发挥了重要的作用。

5.1建筑行业

冷却塔、玻璃钢门窗New、建筑结构、围护结构、室内设备及装饰件、玻璃钢平板、波形瓦、装饰板、卫生洁具及整体卫生间、桑拿浴室、冲浪浴室，建筑施工模板、储仓建筑，以及太阳能利用装置等等。

5.2化学化工行业

耐腐蚀管道、贮罐贮槽、耐腐蚀输送泵及其附件、耐腐阀门、格栅、通风设施，以及污水和废水的处理设备及其附件等等。

5.3汽车及铁路交通运输行业

汽车壳体及其他部件，全塑微型汽车，大型客车的车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏，小型客货车，以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩等。

5.4铁路运输方面

有火车窗框、车内顶弯板、车顶水箱、厕所地板、行李车车门、车顶通风器、

冷藏车门、储水箱，以及某些铁路通讯设施等。

5.5大路建设方面

有交通路标、路牌、隔离墩、大路护栏等等。

5.6船艇及水上运输行业

内河客货船、捕渔船、气垫船、各类游艇、赛艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃钢航标浮鼓及系船浮筒等等。

5.7电气工业及通讯工程

有灭弧设备、电缆爱护管，发电机定子线圈和支撑环及锥壳，绝缘管、绝缘杆，电动机护环，高压绝缘子，标准电容器外壳，电机冷却用套管，发电机挡风板等强电设备；配电箱及配电盘，绝缘轴，玻璃钢罩等电器设备；印刷线路板、天线、雷达罩等电