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玻璃鋼性能

時間:2021-05-09 09:32:52 瀏覽量: 類別:管道知識

玻璃具有硬但易碎,具有很好的透明性以及耐高溫、玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼冷卻塔耐腐蝕等性能;同時鋼鐵很硬并且不易碎,也具有耐高溫的特點。于是人們開始想,如果能制造一種既具有玻璃的硬度、耐高溫、抗腐蝕的性質,又具有鋼鐵一樣堅硬不碎的特點,那這種材料一定會大有用途。
人們經過研究試驗,終于制出了這樣一種復合材料。它,就是能與鋼鐵比肩而立的玻璃鋼。
我們先來看一個試驗,了解了解它的性能優良與否。在一個群山環抱、綠樹成蔭的山谷里,一次試驗正在進行。遠在二百米以外的掩體后的人們,眼睛都盯著山谷中央放著的一個氧氣瓶。空氣壓縮機有節奏地轉動著,通過合金鋼管道向那玻璃鋼罩殼玻璃鋼罩殼氧氣瓶不斷地充氣。壓力表上的指針牽動著每個人的心。讀數從100—200—400—500漸漸上升,直到700公斤1平方厘米時,只聽得一聲震天巨響,氧氣瓶爆炸了!周圍的人們歡呼著跳起來:"成功了!"
氧氣瓶是一種耐高壓容器。它所承受的工作壓力是150公斤/平方厘米。為了使用安全,制造時要求它能忍受三倍的工作壓力,即450公斤/平方厘米。不爆裂,才算合格。上面試驗的氧氣瓶,遠遠超出了設計要求。這是用什么鋼材制成的呢?是玻璃鋼,更為確切的說,是玻璃與塑料復合在一起制成的。
玻璃是硬而脆的材料,一摔就碎,這帶有玻璃名的玻璃鋼經得起摔嗎?于是又進行了新的試驗。
將另一只玻璃鋼氧氣瓶充氣到150公斤/平方厘米,然后從山頂上滾下山谷。它與嶙峋的玻璃纖維布玻璃纖維布巖石碰撞著,一直滾到谷底仍然沒有爆裂。玻璃鋼氧氣瓶經過了質量鑒定考試。
一般玻璃的耐拉強度只有普通鋼材的八分之一。把玻璃融化,拉成只有頭發直徑的十幾分之一那么細的玻璃纖維,原來又硬又易碎的玻璃就變成了又軟又耐拉的玻璃纖維,其耐拉強度可增加十幾倍。
大家都知道,水泥塊耐壓,鋼材耐拉。用鋼材作筋骨,水泥砂石作肌肉,讓它們凝為一體,互相取長補短,變得堅強無比——這就是鋼筋混凝土。
同樣,如我們用玻璃纖維作筋骨,用合成樹脂(酚醛塑料、環氧樹脂及聚酯樹脂)作肌肉,讓它們凝為一體,制成的材料,其抗拉強度可與鋼材相媲美—因此得名叫玻璃鋼。
優點根據《中國玻璃鋼行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》[1]  統計,玻璃鋼的特點主要有以下幾個方面:
輕質高強相對密度在1.5~2.0之間,只有碳鋼的1/4~1/5,可是拉伸強度卻接近,甚至超過碳素鋼,而比強度可以與高級合金鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應用中,都具有卓越成效。某些環氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達到400Mpa以上。
耐腐蝕FRP是良好的耐腐材料,對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應用到化工防腐的各個方面,正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
電性能好是優良的絕緣材料,用來制造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過性良好,已廣泛用于雷達天線罩。
熱性能良好FRP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金屬的1/100~1/1000,是優良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下,是理想的熱防護和耐燒蝕材料,能保護宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。
可設計性好(1)可以根據需要,靈活地設計出各種結構產品,來滿足使用要求,可以使產品有很好的整體性。
(2)可以充分選擇材料來滿足產品的性能,如:可以設計出耐腐的,耐瞬時高溫的、產品某方向上有特別高強度的、介電性好的,等等。
工藝性優良(1)可以根據產品的形狀、技術要求、用途及數量來靈活地選擇成型工藝。
(2)工藝簡單,可以一次成型,經濟效果突出,尤其對形狀復雜、不易成型的數量少的產品,更突出它的工藝優越性。
缺點彈性模量低FRP的彈性模量比木材大兩倍,但比鋼(E=2.1E5)小10倍,因此在產品結構中常感到剛性不足,容易變形。
可以做成薄殼結構、夾層結構,也可通過高模量纖維或者做加強筋等形式來彌補。
長期耐溫性差一般FRP不能在高溫下長期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降,一般只在100℃以下使用;通用型環氧FRP在60℃以上,強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂,使長期工作溫度在200~300℃是可能的。
老化現象老化現象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導致性能下降。
剪切強度低層間剪切強度是靠樹脂來承擔的,所以很低。可以通過選擇工藝、使用偶聯劑等方法來提高層間粘結力,最主要的是在產品設計時,盡量避免使層間受剪。

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