玻璃纤维增强塑料的基础知识

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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.FRP的基本构成基体

2、（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 的发展过程：无法确定发明人。四.FRP材

3、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 于雷达天线罩；微波通讯等行业。(4)热性能好：FRP导电率

4、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 不能在高温下长期使用，通 用聚酯树脂的 FRP 在

5、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。它的相对分子量大多在 10003000 范围内，没有明显

6、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

7、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( PULT)(8) 真空袋法( VB)( 9)热压法( AC

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

9、 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 GB152582009 化学品安全技术说明编写规定 我 国化学品的 MSDS 的内容分为：（1）化学品及企业标识（2）成份/ 组成信息（3）危险性概述（

10、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小时几个月。废料用沙掩埋。火灾种类：A类：固体物质火灾。B类：液体或可熔化的固体物。C类：气体火灾。D类：金属火灾。E类：带点火灾。不同的火灾种类要用不同的灭火装置。灭火器一般每 15 米放置1个。灭火方法：窒息灭火，冷却灭火，隔离灭火。2. 防电伤害。3. 有害气体伤害。4. 粉尘伤害。5. 机械伤害。（防护用品应齐全）