《復(fù)合材料概論》課程論文格式要求

《復(fù)合材料概論》課程論文格式要求《復(fù)合材料概論》課程論文

玻璃鋼復(fù)合材料

院、部：材料與化學(xué)工程學(xué)院

同學(xué)姓名：張永煊

指導(dǎo)老師：朱莉云

專業(yè)：無機(jī)非金屬材料工程

班級：材本1103

完成時間：2024年6月7日

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

Keywords:Materialperformance;Marketneeds;Glassfiberreinforcedplasticpositematerials;Applications;role

玻璃鋼復(fù)合材料

1概述

1.1名字來由

由于其強(qiáng)度相當(dāng)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)同志于1958年提出的，由建材系統(tǒng)擴(kuò)至全國。

1.2含義

玻璃鋼別名玻璃纖維增加塑料，俗稱FRP（FiberReinforcedPlastics），即纖維增加復(fù)合塑料。一般指用玻璃纖維增加不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。以玻璃纖維或其制品作增加材料的增加塑料，稱謂為玻璃纖維增加塑料，或稱謂玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。

2玻璃鋼的物理化學(xué)性能

2.1物理性能

玻璃鋼具有密度小，良好的介電絕緣性能和良好的隔熱性能以及吸水性、熱膨能等。

2.1.1密度

玻璃鋼密度介于1.5～2.0之間，只有一般碳鋼的1/4～1/5,比輕金屬鋁還要輕1/3左右，而機(jī)械強(qiáng)度卻很高，某些方面甚至能接近一般碳鋼的水平。例如某些環(huán)氧玻璃鋼，其拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)復(fù)均達(dá)到400MPa以上。按比強(qiáng)度計算，玻璃鋼不僅大大超過一般碳鋼，而且可達(dá)到和超過某些特別合金鋼的水平。

2.1.2電性能

玻璃鋼有優(yōu)良的電絕緣性能，可作為儀表、電機(jī)及電器中的絕緣零部件，在高頻作用下仍舊保持良好的介電性能。在絕緣材料中，用玻璃纖維布代替紙及棉布，可提高絕緣材料的絕緣等級，在用相同樹脂的狀況下，至少能提高一個等級。玻璃鋼占絕緣材料用量的1/3～1/2,。在一些大型電機(jī)中，如12.5萬KW電機(jī)，要用幾百千克玻璃鋼作絕緣材料。此外玻璃鋼不受電磁影響，而且有良好的透微波性能。

2.1.3熱性能

玻璃鋼有良好的熱性能，它的比熱大，是金屬的２～３倍，導(dǎo)熱系數(shù)比較低，只是金屬材料的1/100～1/1000。此外，某些品種玻璃鋼的耐瞬時高溫性能也非常突出，如酚醛型高硅氧布玻璃鋼，在遇極高溫度時，產(chǎn)生碳化層，可有效地保

護(hù)火箭、導(dǎo)彈及宇宙飛船在穿過大氣層時需要承受的5000～10000K高溫及高速氣流的作用。

任何材料都存在老化問題，玻璃鋼也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃鋼在大氣曝曬、濕熱、水浸泡及腐蝕介質(zhì)等作用下，性能有所下降，在長期使用過程中會使光澤減退、顏色變化、樹脂脫落、纖維暴露、分層等現(xiàn)象。但隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人們可以實(shí)行必要的防老化措施，改善使用性能，提高產(chǎn)品的使用壽命。例如玻璃鋼放在哈爾濱地區(qū)進(jìn)行自然老化試驗(yàn)，板材拉伸強(qiáng)度下降最少，小于20%；彎曲強(qiáng)度次之，一般不超過30%；壓縮強(qiáng)度下降最多，波動也最大，一般為25%～30%。

2.2化學(xué)性能

玻璃鋼主要的化學(xué)性能就是它有突出的耐腐蝕性。它不僅不會象金屬材料那樣生銹腐蝕；同時，也不會象木材那樣腐爛，而且?guī)缀醪槐凰?、油等介質(zhì)所侵蝕，可以代替不銹鋼在化工廠中用來制造貯罐、管道、泵、閥等，不僅使用壽命長，而且不需實(shí)行防腐、防銹或防蟲蛀等防護(hù)措施，削減了維降費(fèi)用。玻璃鋼在耐腐蝕方面的應(yīng)用是很廣泛的，國外一些主要工業(yè)國家，玻璃鋼用作耐腐制品方面都在13%以上，其用量有逐年增高趨勢。國內(nèi)用量也不少，大都用作金屬設(shè)備的襯里，以愛護(hù)金屬。玻璃鋼的耐腐蝕性，主要取決于樹脂，作為玻璃鋼用的樹脂，其耐腐蝕性是好的，但單純的用樹脂涂覆在金屬表面上，會消失較嚴(yán)峻的龜裂裂縫，起不到防滲漏和愛護(hù)金屬的作用。在樹脂中添加肯定量的玻璃纖維后，將樹脂中消失較嚴(yán)峻龜裂的可能性轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的微小裂縫，而這些小裂縫形成一

個貫串裂縫的機(jī)率是很小的，而相互間還有止裂作用，這樣可以阻擋化學(xué)溶液介質(zhì)的滲透腐蝕。玻璃鋼不僅對多種低濃度的酸、堿、鹽介質(zhì)及溶劑有較好的穩(wěn)定性，而且有抗大氣、海水和微生物作用的良好性能。不過，對于不同的腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉渲筒ＡЮw維及其制品。關(guān)于玻璃鋼防腐，近幾年來應(yīng)用越來越普遍，顯示了防腐投資少，使用壽命長，節(jié)省大量不銹鋼材等方面的優(yōu)越性，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。

3特點(diǎn)及優(yōu)勢

3.1輕質(zhì)高強(qiáng)

相對密度在1.5~2.0之間，只有碳鋼的1/4~1/5，可是拉伸強(qiáng)度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強(qiáng)度可以與高級合金鋼相比。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均能達(dá)到400Mpa以上。

3.2耐腐蝕

FRP是良好的耐腐材料，對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的反抗力量。已應(yīng)用到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。

3.3電性能好

是優(yōu)良的絕緣材料，用來制造絕緣體。高頻下仍能愛護(hù)良好介電性。微波透過性良好，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。

3.4熱性能良好

FRP熱導(dǎo)率低，室溫下為1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金屬的1/100~1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時超高溫狀況下，是抱負(fù)的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能愛護(hù)宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。

3.5可設(shè)計性好

（1）可以依據(jù)需要，敏捷地設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來滿意使用要求，可以使產(chǎn)品有很好的整體性。

（2）可以充分選擇材料來滿意產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計出耐腐的，耐瞬時高溫的、產(chǎn)品某方向上有特殊高強(qiáng)度的、介電性好的，等等。

3.6工藝性優(yōu)良

（1）可以依據(jù)產(chǎn)品的外形、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來敏捷地選擇成型工藝。（2）工藝簡潔，可以一次成型，經(jīng)濟(jì)效果突出，尤其對外形簡單、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn)品，更突出它的工藝優(yōu)越性。

4不足之處

4.1彈性模量低

FRP的彈性模量比木材大兩倍，但比鋼（E=2.1E5）小10倍，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中常感到剛性不足，簡單變形。

可以做成薄殼結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)，也可通過高模量纖維或者做加強(qiáng)筋等形式來彌補(bǔ)。

4.2長期耐溫性差

一般FRP不能在高溫下長期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強(qiáng)度就明顯下降，一般只在100℃以下使用；通用型環(huán)氧FRP在60℃以上，強(qiáng)度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在200~300℃是可能的。

4.3老化現(xiàn)象

老化現(xiàn)象是塑料的共同缺陷，F(xiàn)RP也不例外，在紫外線、風(fēng)沙雨雪、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等作用下簡單導(dǎo)致性能下降。

4.4剪切強(qiáng)度低

層間剪切強(qiáng)度是靠樹脂來擔(dān)當(dāng)?shù)?，所以很低?？梢酝ㄟ^選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等方法來提高層間粘結(jié)力，最主要的是在產(chǎn)品設(shè)計時，盡量避開使層間受剪。5用途

玻璃鋼是近五十多年來進(jìn)展快速的一種復(fù)合材料。玻璃纖維的產(chǎn)量的70%都是用來制造玻璃鋼。玻璃鋼硬度高，比鋼材輕得多。噴氣式飛機(jī)上用它作油箱和管道，可減輕飛機(jī)的重量。登上月球的宇航員們

玻璃鋼儲罐

，他們身上背著的微型氧氣瓶，也是用玻璃鋼制成的。玻璃鋼加工簡單，不銹不爛，不需油漆。我國已廣泛采納玻璃鋼制造各種小型汽艇、救生艇、游艇，以及

汽車制造業(yè)等，節(jié)省了不少鋼材。由于玻璃鋼是一種復(fù)合材料，其性能的適應(yīng)范圍特別廣泛，因此它的市場開發(fā)前景非常寬闊。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，世界各國開發(fā)的玻璃鋼產(chǎn)品的種類已達(dá)4萬種左右。雖然各國均依據(jù)本國的經(jīng)濟(jì)進(jìn)展?fàn)顩r，開發(fā)的方向各有側(cè)重，但基本上均已涉及到各個工業(yè)部門。我國玻璃鋼工業(yè)經(jīng)過四十多年來的進(jìn)展，也已在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中取得了勝利的應(yīng)用，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。

5.1建筑行業(yè)

冷卻塔、玻璃鋼門窗New、建筑結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)設(shè)備及裝飾件、玻璃鋼平板、波形瓦、裝飾板、衛(wèi)生潔具及整體衛(wèi)生間、桑拿浴室、沖浪浴室，建筑施工模板、儲倉建筑，以及太陽能利用裝置等等。

5.2化學(xué)化工行業(yè)

耐腐蝕管道、貯罐貯槽、耐腐蝕輸送泵及其附件、耐腐閥門、格柵、通風(fēng)設(shè)施，以及污水和廢水的處理設(shè)備及其附件等等。

5.3汽車及鐵路交通運(yùn)輸行業(yè)

汽車殼體及其他部件，全塑微型汽車，大型客車的車體外殼、車門、內(nèi)板、主柱、地板、底梁、保險杠、儀表屏，小型客貨車，以及消防罐車、冷藏車、拖拉機(jī)的駕駛室及機(jī)器罩等。

5.4鐵路運(yùn)輸方面

有火車窗框、車內(nèi)頂彎板、車頂水箱、廁所地板、行李車車門、車頂通風(fēng)器、

冷藏車門、儲水箱，以及某些鐵路通訊設(shè)施等。

5.5大路建設(shè)方面

有交通路標(biāo)、路牌、隔離墩、大路護(hù)欄等等。

5.6船艇及水上運(yùn)輸行業(yè)

內(nèi)河客貨船、捕漁船、氣墊船、各類游艇、賽艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃鋼航標(biāo)浮鼓及系船浮筒等等。

5.7電氣工業(yè)及通訊工程

有滅弧設(shè)備、電纜愛護(hù)管，發(fā)電機(jī)定子線圈和支撐環(huán)及錐殼，絕緣管、絕緣桿，電動機(jī)護(hù)環(huán)，高壓絕緣子，標(biāo)準(zhǔn)電容器外殼，電機(jī)冷卻用套管，發(fā)電機(jī)擋風(fēng)板等強(qiáng)電設(shè)備；配電箱及配電盤，絕緣軸，玻璃鋼罩等電器設(shè)備；印刷線路板、天線、雷達(dá)罩等電