玻璃纖維增強(qiáng)塑料

與傳統(tǒng)的金屬材料及非金屬材料相比，玻璃鋼材料及其制品，具有強(qiáng)度高，性能好，節(jié)約能源，產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度大，以及產(chǎn)品使用適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。因此，在一定意義上說，玻璃鋼材料是一種應(yīng)用范圍極廣，開發(fā)前景極大的材料品種之一。

我國(guó)的玻璃鋼工業(yè)，已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，在產(chǎn)品的品種數(shù)量及產(chǎn)量方面，以及在技術(shù)水平方面，均已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。

玻璃鋼的成型工藝方法，有很多種方法。其中有最簡(jiǎn)單易學(xué)的手工糊制方法，也有比較容易建立的模壓工藝成型方法；也有必須經(jīng)過專門設(shè)計(jì)、專業(yè)制造的纖維纏繞成型方法；更有一些綜合注射、真空、預(yù)成型增強(qiáng)材料或預(yù)設(shè)墊料的幾種模塑方法；以及為了達(dá)到制品高性能指標(biāo)而設(shè)計(jì)制造的，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的先進(jìn)的自動(dòng)化成型方法。

由此可見，玻璃鋼制品的制作成型方法有很多種，它們的技術(shù)水平要求相差很大，其對(duì)原材料、模具、設(shè)備投資等的要求，也各不相同，當(dāng)然它們所生產(chǎn)產(chǎn)品的批量和質(zhì)量，也不會(huì)相同。

國(guó)內(nèi)外常用的玻璃鋼制作成型方法，有手糊成型工藝、噴射成型工藝、模壓成型工藝、模壓料成型工藝、纖維纏繞成型工藝、卷管成型工藝、袋壓成型工藝、樹脂澆鑄及注射成型工藝、RTM成型工藝、拉擠成型工藝、板材及管道連續(xù)成型工藝、增強(qiáng)反應(yīng)注射模塑成型工藝、彈性體貯脂模塑成型工藝，以及膠接和連接技術(shù)、夾層結(jié)構(gòu)制作技術(shù)等。

現(xiàn)把幾種常用的玻璃鋼的成型方法的特點(diǎn)介紹如下∶

設(shè)備投資低，產(chǎn)品形狀的限制因素少，適合小批量生產(chǎn)。它的生產(chǎn)條件是需要制作產(chǎn)品的模具，并掌握手糊工藝的技術(shù)要領(lǐng)。但是，這種制作方法所制成的產(chǎn)品，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，產(chǎn)品的質(zhì)量檔次不夠高，較難滿足某些產(chǎn)品的性能要求。

一種借助于噴射機(jī)器的手工積層的方法。該方法具有效率高、成本低的特點(diǎn)，有逐步取代傳統(tǒng)的手糊工藝的趨勢(shì)。其產(chǎn)品的整體性強(qiáng)，沒有搭接縫，且制品的幾何尺寸基本上沒有受到限制，成型工藝不復(fù)雜，材料配方能保持一定的準(zhǔn)確性。其不足之處，在于制品的質(zhì)量在很大程度上，取決于操作工人的生產(chǎn)技能。另外，噴射所造成的污染，一般均大于其他的工藝方法。

將浸漬過樹脂的連續(xù)纖維，按一定的規(guī)律纏繞到芯模上，層疊至所需的厚度，固化后脫模，即成制品。該方法的特點(diǎn)，是可按產(chǎn)品承受應(yīng)力情況來設(shè)計(jì)纖維的纏繞規(guī)律，使之充分發(fā)揮纖維的抗拉強(qiáng)度，并且容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，若配用不同的樹脂基體和纖維的有機(jī)復(fù)合，則可獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。纖維纏繞工藝，可成功地應(yīng)用于制作玻璃鋼管道、貯罐、氣瓶、風(fēng)機(jī)葉片、撐高跳竿、電線竿、羽毛球拍等的制品。

其壓制工藝和設(shè)備條件基本相同，前者采用浸膠布作為模壓料，而后者采用片狀、團(tuán)狀、散狀的模壓料，首先將一定量的模壓料置于金屬對(duì)模中，而后在一定溫度和壓力下成型制得所需的玻璃鋼制品。這種生產(chǎn)成型方法，所制得的產(chǎn)品尺寸精確，表面光潔，可一次成型，生產(chǎn)效率較高，且產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，適合于大批量制作各種小型玻璃鋼制品。其不足之處是模具的設(shè)計(jì)和制造較為復(fù)雜，生產(chǎn)初期的投資較高，且制件受設(shè)備的限制較為突出。

在牽引裝置牽引下，使浸漬樹脂的纖維增強(qiáng)材料，先在模具中預(yù)成型，并經(jīng)加熱使之固化成型，制成玻璃鋼型材，最后切割成所需長(zhǎng)度的玻璃鋼制品。該種成型工藝方法，具有以下明顯的特點(diǎn)∶首先它可以制作幾何形狀復(fù)雜的制品，尤其對(duì)于特小型或特大型制品，該工藝方法具有其他方法所無法比擬的優(yōu)越性；其次只要經(jīng)過合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)，某些高性能復(fù)合材料的制作，在拉擠工藝中就可得以實(shí)現(xiàn)；另外，拉擠工藝方法，尤其適合于開發(fā)制作各種熱塑性玻璃鋼制品；加之由于拉擠速度日趨加快，因此拉擠工藝的生產(chǎn)效率很高，作為連續(xù)生產(chǎn)的先進(jìn)方法之一，為實(shí)現(xiàn)玻璃鋼的工業(yè)化生產(chǎn)開辟了一條有效的途徑。但是也必須指出，建立拉擠生產(chǎn)工藝方法的要求比較高，例如其設(shè)備投資較大，模具設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，工藝條件的控制及對(duì)原材料的性能要求較為嚴(yán)格，這些都是建立拉擠成型工藝的困難之處。

又稱玻璃鋼。為玻璃纖維與一種或數(shù)種熱固性或熱塑性樹脂復(fù)合而成的材料。由于它具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展很快。原材料中的玻璃纖維是用玻璃球熔融后經(jīng)多孔漏板拉制而成的。常用樹脂為不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂和其他熱塑性樹脂（見高聚物復(fù)合材料）。這種增強(qiáng)塑料的基本性能視所用纖維規(guī)格而定。以 E玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂為例,其抗拉強(qiáng)度為150千克力/毫米，模量為4.2×10千克力/毫米,密度為2.0克/厘米，比強(qiáng)度為7.5×10毫米，比模量為2.1×10毫米。為了改善玻璃纖維與樹脂的粘合,纖維應(yīng)用硅烷類偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，硅烷類型的選擇依所用的樹脂而定。

這種材料大量用于造船工業(yè)(28％)、建筑工業(yè)（約20％）、化工耐腐蝕容器管道(10％)和飛機(jī)工業(yè)(10％)，其余用于車輛、機(jī)械和日用消費(fèi)品方面。

參考書目

G. Lubin, Handbook of Fiberglass and AdvancedPlastic Composites, Van Nostrand, New York, 1969.

玻璃纖維增強(qiáng)塑料（FRP）是一種以玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂為基體材料的復(fù)合塑料。作為復(fù)合材料的一種，玻璃鋼因其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，在航空航天、鐵道鐵路、裝飾建筑、家居家具、建材衛(wèi)浴和環(huán)衛(wèi)工程等等相關(guān)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

根據(jù)所采用的纖維不同，玻璃纖維增強(qiáng)塑料分為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料（GFRP）、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料（CFRP）和硼纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料等。它以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）為增強(qiáng)材料，以合成樹脂為基體材料。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是由增強(qiáng)纖維和基體組成的。纖維（或晶須）的直徑很小，一般小于10微米，是脆性材料，易損傷、斷裂和受腐蝕。基體具有黏彈性和彈塑性，是韌性材料。

玻璃纖維增強(qiáng)塑料的相對(duì)密度在1.5～2.0之間，只有碳鋼的1/4～1/5，但拉伸強(qiáng)度卻接近甚至超過碳素鋼，強(qiáng)度可以與高級(jí)合金鋼媲美。某些環(huán)氧玻璃鋼的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度甚至能達(dá)到400兆帕以上。

主要缺點(diǎn)：

1．彈性模量小 2.長(zhǎng)期耐溫性差　3.層間剪切強(qiáng)度低

主要優(yōu)點(diǎn)：

1.耐腐蝕性能好 2.介電性能好 3.熱性能良好 4.可設(shè)計(jì)性強(qiáng) 5.工藝性優(yōu)良

在上述玻璃鋼的制作成型技術(shù)方法中，每一種技術(shù)均有其自身的特點(diǎn)。生產(chǎn)企業(yè)在選擇確定采用何種工藝方法時(shí)，需根據(jù)企業(yè)的基本情況及生產(chǎn)產(chǎn)品的情況，如生產(chǎn)產(chǎn)品的批量及其質(zhì)量要求，以及企業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)資金情況等因素進(jìn)行綜合考慮。

假如，企業(yè)擬準(zhǔn)備簽訂一批玻璃鋼桌椅的業(yè)務(wù)，由于采用手糊、模壓、RTM工藝均可以制作玻璃鋼桌椅，這時(shí)需根據(jù)企業(yè)和產(chǎn)品的實(shí)際情況來加以確定，以便獲得最適宜的生產(chǎn)投入、產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。

《公路用玻璃纖維增強(qiáng)塑料產(chǎn)品(第4部分):非承壓通信井蓋(GB/T 24721.4-2009)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

《公路用玻璃纖維增強(qiáng)塑料產(chǎn)品(第2部分):管箱(GB/T 24721.2-2009)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。