浅析新型复合材料玻璃钢的应用

蒲明花 杨泽平 刘永

摘 要：一种新型复合材料玻璃钢产品，其具有产品多样化、耐腐蚀、质量轻、价格低廉、可以任意设计等优点，在各个行业及领域得到了大量的应用，成为新世纪工业化发展中举足轻重的复合材料。本文主要探讨玻璃钢作为一种新型的复合材料具有哪些优势。

关键词：玻璃钢;FRP;复合材料

中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0079-02

1 玻璃钢制造工艺简介

玻璃钢制造工艺主要包括以下几种：手糊制作方法、喷射成型方法、模压成型工艺和模塑料成型工艺、拉挤成型方法等。

（1）手糊制作方法，优点：投资低、产品形状限制因素较少，适合小批量生产。该制作方法相对简单，需操作人员掌握工艺要领及配备产品模具就可以规模生产。缺点：该制作方法做出的产品的质量级别较低，很难满足某些特定产品的质量需求。

（2）喷射成型方法，是一种借助于喷射机器的手工积层的方法。优点：成本低、效率高，整体性强，没有搭接缝，制品的几何尺寸基本上没有受到其他因素的限制，成型工艺相对简单，材料配方准确性相对较高，在未来的发展趋势中看，将逐步取代传统的手糊工艺。缺点，产品的质量过度依赖于操作人员的技术能力、喷射所造成的污染大于其他的工艺方法。

（3）成型工艺与成型复合成型工艺，两种成型工艺及设备条件基本相同。成型过程的成型材料是浸布，成型过程的成型材料是松散的，薄片状的和生面团的。将一定数量的模制材料放入金属模具中，然后在一定温度和压力下模制以生产所需的FRP产品。该生产成型方法具有尺寸准确，表面光滑，一次成型的生产效率高，产品质量稳定的优点，适用于各种小型玻璃钢产品的批量生产。缺点是模具的设计和制造较为复杂，生产初期的投资较高，零件更受设备的限制。

（4）拉挤成型法，在牵引装置的牵引下，浸渍树脂的纤维增强材料，首先在模具中预成型，然后通过热处理固化以形成复合FRP型材，最后加工钢材的比例企业所需。上述的制作工艺只是众多玻璃钢制作工艺中的几种，在繁多的玻璃钢制作工藝中，根据企业的不同需求，如产品的几何形状、产品质量、以及企业的技术基础及投入资金的不同，玻璃钢制品也会在几何形状、质量、及各项参数均有不同。

2 玻璃钢的应用

玻璃钢缠绕管道是一种质量轻、强度高、高耐腐蚀的复合材料管道。它是在芯模上将具有树脂基体的玻璃纤维按照缠绕工艺逐层缠绕上，且在纤维之间均匀的铺上一层石英砂，作为夹砂层。其管壁结构设计也是非常合理的，在满足用户使用强度的前提下，提高了材料的钢度，大大提升了产品使用的稳定性及可靠性。

玻璃钢管道应用于化工、石油、排水等多个行业。近年来，我国玻璃钢管道发展速度非常快，数量呈逐年递涨趋势，随着发展市场应用也会越来越广阔。玻璃钢缠绕管道采用树脂（输送饮用水采用食品级树脂）、玻璃纤维、石英砂为原料，用特殊工艺制作而成。玻璃钢市场应用如图1所示。

2.1 结构特点

（1）耐腐蚀性：化学惰性材料的耐腐蚀性优异。可以根据用户输送的不同介质选择不同参数的耐腐蚀材料管。

（2）高机械强度：耐液压，良好的外压强度和冲击强度，并根据所需压力设计和制造管道及配件。

（3）温度适应性：使用温度范围：大于负70摄氏度且小于250摄氏度，管道在冷冻介质下仍不会破裂。

（4）流体阻力小：管道内壁光滑，粗糙度系数为0.0084。在相同的流量下，可以减小管径。

（5）重量轻，寿命长：重量轻，运输方便，施工成本低，无需维护，使用寿命超过50年。

（6）保持水质：无毒，可饮用饮用水，并保持长期水质。

2.2 玻璃钢管道壁厚表（表1）

3 玻璃钢在其他行业上的应用

早在上个世纪八十年代，各种工程机械的发动机保护罩就已广泛使用玻璃钢材料。作为早期使用的钢材质的发动机罩，因其质量重，在机器维修过程中不便于翻转，并且易腐蚀，故可翻转保护罩大部分采用玻璃钢材质。

由于CNG车辆的逐步推广，CNG气瓶将具有广阔的前景。CNG气瓶有合金气瓶或复合气瓶。CNG复合气瓶是缠绕在金属或塑料衬里上的纤维增强树脂。根据结构，可分为全绕组和环形绕组。根据内部材料，可分为塑料内胆，铝合金内胆和钛合金内胆，不锈钢内胆。根据衬套的内壁厚度，可分为轴承衬套和非轴承衬套。内槽根据几何形状被分为圆筒形和球形。与钢瓶相比，玻璃钢/复合气瓶具有以下优点：（1）高比强度。复合材料（玻璃钢）的比强度是钢的4倍，比模量仅比钢低22%。比强度是铝3倍，比模量仅比铝低19%。可以看出，由玻璃钢制成的压缩天然气气瓶的重量将显着下降。如果使用薄铝衬，则环氧树脂将玻璃纤维或碳纤维浸渍，并且瓶子的重量比绕线机的重量轻40%。比铝线轻10%。因此，使用复合CNG气瓶可以增加汽车的有效载荷并提高行驶速度。（2）良好的断裂安全性FRP由大量的纤维增强而成，每平方厘米最多可增加数万根纤维。从机械角度来看，它是一个典型的静态系统。当FRP滚筒超载且少量光纤断裂时，其负载会迅速重新分配到未断裂的光纤上，这不会导致滚筒在短时间内甚至在相当长的时间内失去其承载能力。（3）良好的减震性能复合材料中纤维与树脂基体之间的界面具有减震能力，较高的减振性能和良好的抗振动疲劳性能。

近年来，随着科学技术的不断发展和人们生活水平的不断提高，许多民用玻璃纤维增强塑料产品得到了广泛的开发和利用。例如，玻璃钢砖，也称为透明砖。它是与钢结构结合使用的采光材料。它主要由高性能薄膜，增强聚酯纤维和玻璃纤维组成。该产品可广泛用于工业/商业/民用建筑的屋顶和墙壁;它方便，快捷且具有成本效益。该化工厂还使用酚醛树脂FRP代替不锈钢来制造各种耐腐蚀设备，从而大大延长了设备的使用寿命。FRP是非磁性的，不会阻止电磁波的通过。用它制造导弹天线罩就像为导弹戴上防护眼镜一样，它不会挡住雷达的“视线”并对其进行保护。根据FRP的良好渗透性，在这方面的性能，随着手机通讯的广泛普及，FRP被广泛用于2G和3G天线罩的制造;由于它轻巧而灵活，因此可以用作撑杆跳的撑杆。

4 结语

玻璃钢产品的兴起并非一朝一夕，是几代人通过坚持不懈的努力，共同促进而成，玻璃钢产品也越来越贴近我们的生活，相信在不久的将来，玻璃钢产品一定会大放异彩。