玻璃鋼基礎(chǔ)知識

什么是玻璃鋼

以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料，稱為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱玻鋼。

是一種復(fù)合材料。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼（用玻纖增強(qiáng)的不飽和聚酯樹脂材料）、環(huán)氧玻璃鋼（用玻纖增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂材料）、酚醛玻璃鋼之稱。

由于玻璃纖維的增強(qiáng)作用，從而使玻璃鋼材料，具有基體樹脂所無法比擬的優(yōu)異性能，例如材料的整體性，可降低材料的重量、高機(jī)械性能、耐沖擊性能、耐腐蝕性能、良好的介電性能和尺寸穩(wěn)定性能以及材料的耐久性等等，從而使玻璃鋼材料在各個領(lǐng)域，獲得了廣泛的應(yīng)用。

什么是復(fù)合材料

復(fù)合材料：

由兩個或兩個以上的獨(dú)立物理相，包含基體材料和增強(qiáng)材料所組成的一種固體產(chǎn)物。復(fù)合材料分三類：天然復(fù)合材料，如木材、骨骼、肌肉等；細(xì)觀復(fù)合材料，如合金、增強(qiáng)塑料等；宏觀復(fù)合材料，如鋼筋混凝土等。適合于工程結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料有下列三個特點(diǎn)：

 （1） 含兩種或兩種以上物理性質(zhì)不同并可用機(jī)械方法分離的材料；

（2）可人為控制將一種材料分布到其它材料中，以達(dá)最佳性能；

（3） 性能優(yōu)于單獨(dú)組分材料，并具獨(dú)特性能。工程上生產(chǎn)與應(yīng)用的復(fù)合材料內(nèi)含兩類材料：增強(qiáng)材料與基體材料。如復(fù)合材料玻璃鋼，其所用的樹脂為基體材料，是分散介質(zhì)；增強(qiáng)材料為玻璃纖維，是分散相；另外在增強(qiáng)材料與基體樹脂之間還有第三相，即它們的界面。這三個單元的有機(jī)組合，使所制成的玻璃鋼復(fù)合材料具有單獨(dú)組分所不可能具備的優(yōu)異性能。這也是復(fù)合材料得到飛速發(fā)展的主要原因之一。 

增強(qiáng)材料：提供強(qiáng)度與剛度。形態(tài)：多為纖維狀。

材質(zhì)：玻璃纖維、碳纖維、芳倫（Kevlar）纖維、硼纖維、碳化硅纖維等。

基體材料：將增強(qiáng)材料粘接成固態(tài)整體，保護(hù)增強(qiáng)材料，傳遞荷載，阻止裂紋擴(kuò)展。

 材質(zhì)：合成樹脂（分為熱固性樹脂與熱塑性樹脂）；金屬；陶瓷；水泥等。

根據(jù)基體的不同復(fù)合材料又可細(xì)分為：

2 聚合物基復(fù)合材料，又稱纖維增強(qiáng)塑料。分為纖維增強(qiáng)熱固性塑料FRP與纖維增強(qiáng)熱塑性塑料FRTP。應(yīng)用最廣的為玻璃纖維增強(qiáng)塑料GRP（Glass Reforced Plastics）；

金屬基復(fù)合材料：如連續(xù)或非連續(xù)硼纖維、碳纖維增強(qiáng)鋁鎂、鈦、鎳等金屬基體；

陶瓷基復(fù)合材料：如碳纖維、碳化硅（SiC）晶須增強(qiáng)陶瓷，極大提高了陶瓷的韌性（提高斷裂韌性最高可達(dá)9倍以上）；水泥基復(fù)合材料：如碳纖維、玻璃纖維、植物纖維增強(qiáng)水泥等；碳纖維增強(qiáng)碳基體稱為C/C復(fù)合材料。 上述各種復(fù)合材料，目前全世界產(chǎn)量最大應(yīng)用最廣的是聚合物基復(fù)合材料。  

什么叫樹脂，樹脂的種類如何劃分？

 人類最早發(fā)現(xiàn)的樹脂是從樹上分泌物中提煉出來的脂狀物，如松香等，這是“脂”前有“樹”的原因。直到1906年第一次用人工合成了酚醛樹脂，才開辟了人工合成樹脂的新紀(jì)元。1942年美國橡膠公司首先投產(chǎn)不飽和聚酯樹脂，后來把未經(jīng)加工的任何高聚物都稱作樹脂。但是早就與“樹”無關(guān)了。

樹脂是指具有不同的、高的相對分子量的，固態(tài)、半固態(tài)或假固態(tài)，有時也可以是液態(tài)的有機(jī)物質(zhì)。從廣義上講，凡未經(jīng)加工的任何高聚物都可叫樹脂。若加固化劑并受熱后，形成不溶不熔的固化物，不可再次受熱成型的樹脂，稱為熱固性樹脂；如不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等樹脂。對于加熱熔化冷卻變固，并可以反復(fù)進(jìn)行的可熔的樹脂叫做熱塑性樹脂，俗稱塑料；如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

玻璃鋼用基體樹脂

 玻璃鋼制作時所用的原材料中的樹脂，叫基體樹脂。主要品種有∶熱固性樹脂（不飽和聚酯樹脂（UP）、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃類樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚丁二烯樹脂、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹脂等）。以及熱塑性樹脂類（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、

丙烯腈樹脂、ABS樹脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰亞胺、改性聚酰亞胺、聚砜、聚砜醚、聚芳醚酮、聚苯硫醚、芳香族聚酯等）。其中使用最多的是不飽和聚酯樹脂，其原因是由于不飽和聚酯樹脂的原材料來源較為廣泛，價格較為便宜，并且成型工藝簡單，成型溫度較低，生產(chǎn)成本低等。

 3  不飽和聚酯樹脂是以多元醇、不飽和二元羧酸酐、飽和二元羧酸酐為主要原料，在引發(fā)劑和催化劑的作用下，生成的聚酯，再加入苯乙烯所制得的液體為不飽和聚酯樹脂。以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，制成的不飽和聚酯樹脂制品稱為玻璃鋼，又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料。  

不飽和聚酯樹脂基礎(chǔ)知識

  1．不飽和聚酯樹脂的定義 

“聚酯”是相對于“酚醛”“環(huán)氧”等樹脂而區(qū)分的含有酯鍵的一類高分子化合物。這種高分子化合物是由二元酸和二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而生成的，而這種高分子化合物中含有不飽和雙鍵時，就稱為不飽和聚酯，這種不飽和聚酯溶解于有聚合能力的單體中（一般為苯乙烯）而成為一種粘稠液體時，稱為不飽和聚酯樹脂（英文名Unsaturated Polyester Resin 簡稱UPR）。 因此，不飽和聚酯樹脂可以定義為由飽和的或不飽和的二元酸與飽和的或不飽和的二元醇縮而成的線型高分子化合物溶解于單體（通常用苯乙烯）中而成的粘稠的液體。

2．不飽和聚酯樹脂的特性

 不飽和聚酯樹脂是一種熱固性樹脂，當(dāng)其在熱或引發(fā)劑的作用下，可固化成為一種不溶不融的高分子網(wǎng)狀聚合物。但這種聚合物機(jī)械強(qiáng)度很低，不能滿足大部分使用的要求，當(dāng)用玻璃纖維增強(qiáng)時可成為一種復(fù)合材料，俗稱“玻璃鋼”簡稱FRP?！安Ａт摗钡臋C(jī)械強(qiáng)度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。以不飽和樹脂為基材的玻璃鋼（UPR-FRP）具有以下特性：

輕質(zhì)高強(qiáng)：

FRP的密度為1.4-2.2g/cm3，比鋼輕4-5倍，而其強(qiáng)度卻不小，其比強(qiáng)度超過型鋼、硬鋁和杉木。

耐腐蝕性能良好：

UPR-FRP是一種良好的耐腐蝕性材料，能耐一般濃度的酸、堿、鹽類，大部分有機(jī)溶劑、海水、大氣、油類，對微生物的抵抗力也很強(qiáng)，正廣泛應(yīng)用于石油、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、電鍍、電解、冶煉、輕工等國民經(jīng)濟(jì)諸領(lǐng)域，發(fā)揮著其他材料無法替代的作用。

電性能優(yōu)異：

UPR-FRP絕緣性能極好，在高頻作用下仍能保持良好的介電性能。它不反射無線電波，不受電磁的作用，微波透過性良好，是制造雷達(dá)罩的理想材料。用它制造儀表、電機(jī)、電器產(chǎn)品中的絕緣部件能提高電器的使用壽命和可靠性。

獨(dú)特的熱性能：

UPR-FRP的導(dǎo)熱系數(shù)為0.3-0.4Kcal/mh℃，只有金屬的1/100-1/1000，是一種優(yōu)良的絕熱材料，用其制成的門窗是第五代新型節(jié)能建材。另外，FRP線脹系數(shù)也很小，與一般金屬材料接近，所以FRP和金屬連接不致受熱膨脹產(chǎn)生應(yīng)力，有利于其與金屬基材或混凝土結(jié)構(gòu)粘接。