中文名 | 纤维增强热同性塑料 | 外文名 | reinforced thermosetting plastics |
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学 科 | 化学 | 领 域 | 高分子材料 |
材料类型 | 复合材料 | 特 点 | 耐热、分子量大 |
纤维增强热固性塑料的用途如下:用量最大的是玻纤增强不饱和聚酯树脂,其次是玻纤或碳纤及其他纤维增强的环氧树脂、改性酚醛树脂等。主要用途有:
(1)用于比强度比模量方面:玻纤增强塑料的高压容器、螺旋浆,汽车保险杠壳体、叶片;碳纤维增强塑料的飞机机翼、起落架、压气机叶片、汽车驱动轴、片弹簧、分离轴的高速离心转筒、大型电机护环、纺织机械中的剑杆;硼纤增强环氧树脂用于战斗机的水平稳定器、方向舵、直升飞机的旋翼;硼纤 碳纤,芳香纤纸 碳纤增强塑料用于机翼、水平及垂直稳定器以及航天、飞机上的其他许多零件或部件;
(2)用于高级体育用品中需要高强度、高模量的制品:网球拍、撑杆跳用杆、赛车、赛艇、雪橇、高尔夫球棍、钓鱼竿等;
(3)用于耐腐蚀方面:泵、阀、风机、管道、管配件、化工容器、贮槽、酸洗槽、槽车、设备村里、反应塔、吸收塔、过滤器、搅拌器、凉水塔、船体等;
(4)用于仪器仪表、电气电器等绝缘材料、开关、插座、壳体、手柄、印刷线路板电机套环、绝缘板材标准尺;
(5)用于医疗用品:人造关节、X—射线床板;
(6)其他方面:如刮片电瓶壳、汽车方向盘、安全帽、大型水池、烟囱以及浴缸等家庭用品。
碳纤维增强塑料( CFRP)是南合成树脂和碳纤维纤维或其织物经复合工艺、制作而成的一种用途广泛的复合材料,与钢材相比,CFRP的主要特点有:
(1)抗拉强度高:CFRP的顺纤维方向抗拉强度远大于普通钢筋,与高强钢丝接近,且在达到抗拉强度之前,几乎没有塑性变形产生。但均匀性较钢材较差,各向异性,抗剪和抗多轴向力强度低,CFRP抗剪强度通常不超过其抗拉强度的10%左右,在将CFRP用作预应力筋及进行CFRP的材性试验时,相应的锚、夹具需专门研制;
(2)抗腐蚀性和耐久性好:CFRP具有很好的抗腐蚀性和耐久性,因而可提高结构使用寿命,尤其用于腐蚀性较大的环境效果更为显著。除了强氧化剂外,一般如浓盐酸、30%的硫酸、碱等对其均不起作用;
(3)自重轻:CFRP密度仅为钢材的25%左右,建筑结构中采用时,施工非常方便,可降低劳动力费用,当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显;
(4)热膨胀系数与}昆凝土相近:当环境温度发生变化时,CFRP与混凝土协同工作,两者问不会产生大的温度应力;
(5)弹性模量小:CFRP的弹性模量约为普通钢筋的25%~70%,这样,CFRP混凝土结构的挠度较大和裂缝开展较宽将不可避免;
(6)其他的性能包括:应力一应变曲线呈线性分布;减震性能好,其自振频率很高,可避免早期共振,且内阻很大,若发生激振,衰减快:材料柔软,产品形状几乎不受限制,还可以任意着色,将结构形式和材料美学统一起来。
常用的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、塑胶等。作为纤维增强材料的还有硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维等。土木工程领域常用的FRP材料主要有;碳纤维增强聚合物复合材料( CFRP)、玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)、芳纶纤维增强聚合物复合材料( AFRP)。
玻璃纤维增强混凝土 FRC, 玻璃纤维增强塑料 FRP 那个分短切增强和长丝增强2种的, 短切增强就是把玻璃纤维切成很短,一般是几毫米长混入混凝土和塑料颗粒里面, 而长丝增强是用连续的玻璃纤维为增强材...
塑料的一些物理性能一般比金属差,加入玻璃纤维可以提高塑料制品的模量,同时也可以提升塑料制品的耐热温度,但是加入玻璃纤维之后,塑料会变得比较脆,韧性下降。
1.PVC纤维增强软管 水管 无味塑料管 蛇皮管线管 编织网管12MM14MM ...
玻璃纤维增强塑料(GFRP,也称玻璃钢),是由合成树脂和玻璃纤维或其织物经复合工艺、制作而成的一种用途广泛的复合材料。它具有玻璃般的透明性或半透明性,又具有钢铁般的高强度而得名。如用玻璃纤维去增强热塑性塑料,可称为热塑性玻璃钢;如用玻璃纤维增强热同性塑料,就叫做热同性玻璃钢。目前生产的玻璃钢主要指热同性而言。
玻璃钢有两大优点:一是玻璃钢的密度小,强度大,比钢铁结实,比铝轻,比重只有普通钢材的1/4~1/16,而机械强度却为钢的3~4倍;二是玻璃钢具有瞬间耐高温特性;是具有良好的耐酸碱腐蚀特性及不具有磁性。另外,玻璃钢容易着色,能透过电磁波等特性;玻璃钢的强度可以用钢筋混凝土作比喻。在钢筋混凝土中,承受外力的主要是钢筋,但混凝土却是不可缺少的,它将钢筋粘结为一个整体,不但赋予建筑构件以一定的外形,而且增加了强度。在玻璃钢中,玻璃纤维的作用犹如钢筋,而合成树脂则起着胶结的作用,两者的结合使玻璃钢具有惊人的强度。
玻璃钢产品可以根据不同的使用环境及特殊的性能要求,自行设计复合制作而成,因此只要选择适宜的原材料品种,基本上可以满足各种不同用途对于产品使用时的性能要求,因此,玻璃钢材料是一种具有可设计性的材料品种。
玻璃钢的成型工艺方法有多种,最简单的是手工糊制方法,其他方法有模压工艺成型方法,经过专门设计、专业制造的纤维缠绕成型方法;综合注射、真空、预成型增强材料或预设垫料的模塑方法达到制品高性能指标、由计算机进行程序控制的先进的自动化成型方法,玻璃钢产品制作成型时可一次性完成。
只要根据产品的设计,选择合适的原材料铺设方法和排列程序,就可以将玻璃钢材料和结构一次性地完成,避免了金属材料通常所需要的二次加工,从而大大降低产品的物质消耗,减少人力和物力的浪费。
玻璃钢成型温度低,节约能源。若采用手工糊制的方法,其成型时的温度一般在室温下,或者在100℃以下进行,其成型温度远低于金属材料,及其他的非金属材料,因此其成型能耗可以大幅度降低。
(1)碳纤维增强热同性塑料
热同性塑料是碳纤维增强塑料应用较早的基体材料,它的主要成分是热同性合成树脂,此外还加入一些添加剂二主要包括碳纤维增强环氧树脂、碳纤维增强聚丙烯酞胺树脂、碳纤维增强聚酞亚胺、碳纤维增强聚丙烯酞胺树脂、碳纤维增强酚醛树脂等。
碳纤维增强的热同性树脂主要用于强度和刚性要求较高、而密度要求较小的器械或设备中,用酚醛树脂和碳纤维制成的复合材料可作为宇宙飞行器外表面的防热层、火箭唢嘴等.而碳纤维与环氧树脂制成的复合材料由于强度高,多用于飞机和宇宙飞行器上作为结构材料。
(2)碳纤维增强热塑性塑料
热塑性塑料作为纤维增强塑料的基体,比热同性塑料晚些。由于热塑性塑料只靠加热熔融,不需要制成预成形材料就可以制成复合材料,成形工艺比热同性塑料简单,成形时间短、损坏部分比较容易修补等原因,近年来的应用开发较快。主要有碳纤维增强聚丙烯、碳纤维增强聚甲醛、碳纤维增强聚醚矾、碳纤维增强聚苯硫醚、碳纤维增强聚醚醚酮等。
文章主要介绍了碳纤维的表面处理方法以及碳纤维增强热塑性塑料的应用情况。碳纤维的表面处理方法主要有氧化、表面涂层以及超声波处理等。表面处理的作用:(1)在纤维表面形成微孔或沟槽,从石墨结构改性成碳状结构以提高表面活性、增加表面能;(2)引进具有极性或反应性官能团;(3)形成能与树脂起作用的中间层。表面处理的目的是提高碳纤维与塑料的相容性。碳纤维增强热塑性工程塑料主要应用于附加值较高的领域,如航空航天、体育用品、电子产品等。
六、纤维增强塑料 标 准 号 标 准 名 称 价 格 GB/T 1446—2005 GB/T 1447—2005 GB/T 1448—2005 GB/T 1449—2005 GB/T 1450.1 —2005 GB/T 1450.2 —2005 GB/T 1451—2005 GB/T 1452—2005 GB/T 1453—2005 GB/T 1454—2005 GB/T 1455—2005 GB/T 1456—2005 GB/T 1457—2005 GB/T 1458—1988 GB/T 1461—1988 GB/T 1462—2005 GB/T 1463—2005 GB/T 1464—2005 GB/T 2567—1995 GB/T 2568—1995 GB/T 2569—1995 GB/T 2570—1995 GB/T 2571—1995
玻璃纤维增强塑料(FRP)是一种以玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体材料的复合塑料。作为复合材料的一种,玻璃钢因其独特的性能优势,在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、建材卫浴和环卫工程等等相关行业中得到了广泛应用。
根据所采用的纤维不同,玻璃纤维增强塑料分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP)、碳纤维增强复合塑料(CFRP)和硼纤维增强复合塑料等。它以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)为增强材料,以合成树脂为基体材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成的。纤维(或晶须)的直径很小,一般小于10微米,是脆性材料,易损伤、断裂和受腐蚀。基体具有黏弹性和弹塑性,是韧性材料。
玻璃纤维增强塑料的相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,但拉伸强度却接近甚至超过碳素钢,强度可以与高级合金钢媲美。某些环氧玻璃钢的拉伸、弯曲和压缩强度甚至能达到400兆帕以上。
主要缺点:
1.弹性模量小 2.长期耐温性差 3.层间剪切强度低
主要优点:
1.耐腐蚀性能好 2.介电性能好 3.热性能良好 4.可设计性强 5.工艺性优良
内容介绍
《纤维增强塑料(玻璃钢)标准汇编(上)(第3版)》规定了纤维增强塑料即聚合物基纤维复合材料用术语。适用于制定标准、修订标准,编写书刊及有关技术文件等。《纤维增强塑料(玻璃钢)标准汇编(上)(第3版)》分为基础标准;试验方法标准两部分,主要内容包括:纤维增强塑料术语;纤维增强塑料性能试验方法总则等。
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增强塑料玻璃纤维
玻璃纤维增强塑料(GRP)俗称玻璃钢,是聚合物复合材料的主要品种。 它比普通塑料具有更强的耐冲击性;它质轻、机械强度高、耐腐蚀 玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合 材料。 复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起,组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。例如,单一种玻璃纤维,虽然强度很高,但纤维间是松散的,只能承受拉力,不能承受弯曲、剪切和压应力,还不易做成固定的几何形状,是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起, 可以做成各种具有固定形状的坚硬制品,既能承受拉应力,又可承受弯曲、压缩和剪切应力。这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。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!")# 年提出的, 由建材系统扩至全国,还普遍地采用着。
由此可见,玻璃钢的含义就是指玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料,国外称玻璃纤维增强塑料。
随着我国玻璃钢事业的发展,作为塑料基的增强材料,已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等,无疑地,这些新型纤维制成的增强塑料,是一些高性能的纤维增强复合材料,再用玻璃钢这个俗称就无法概括了。
考虑到历史的由来和发展,通常采用玻璃钢* 复合材料,这样一个名称就较全面了。
用途:玻璃钢作为一种新型的工程材料,由于它具有一些比较突出的优良性能,因此从尖端技术到国民经济各个部门,都有广阔的应用前景,而且随着生产技术发展的需要,玻璃钢的应用将越来越广泛。第二次世界大战期间,玻璃钢主要用于制造各种军需品和武器, 如玻璃钢雷达罩、飞机油箱等少量军需品。第二次世界大战以后,玻璃钢产品开始向民用方面发展,如玻璃钢花盆、玻璃钢游艇、汽车、浴盆等。 !"#$ 年以后,玻璃钢在军工方面的应用又不断上升,如军用车辆、船艇、防弹装备、飞机、火箭、导弹、潜艇等军需品上的部件。许多国家(如英、法、德、日本等)相继在飞机、导弹、船舶、交通运输、建筑、石油化工、电工机械等方面广泛地应用了玻璃钢制品。