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玻璃鋼的基本性能-物理性能

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玻璃鋼雕塑在我們生活中是比較常見(jiàn)的一種雕塑類(lèi)型。玻璃鋼雕塑具有質(zhì)輕，耐腐蝕，成本相對(duì)較低的特點(diǎn)。又稱(chēng)FRP，學(xué)稱(chēng)纖維增強(qiáng)塑料，國(guó)內(nèi)在習(xí)慣上稱(chēng)之為玻璃鋼。它是以合成樹(shù)脂為基體材料，以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料組成的復(fù)合材料。

玻璃鋼雕塑成品制作前，先將所要制作的產(chǎn)品用特定泥巴材料塑造出相應(yīng)要制作的產(chǎn)品，在泥塑稿制作完后，翻制石膏外模，然后將玻璃鋼（即樹(shù)脂和玻璃絲布的結(jié)合物）涂刷在外模內(nèi)部。等其干透后打開(kāi)外模，經(jīng)過(guò)合模的程序，獲得玻璃鋼雕塑成品。但玻璃鋼雕塑在室外經(jīng)過(guò)太陽(yáng)的暴曬和風(fēng)蝕，一般五年以上就開(kāi)始有變形，脆弱易裂的缺點(diǎn)。

玻璃鋼雕塑生產(chǎn)方法基本上分為兩大類(lèi)，即濕法接觸型和干法加壓成型。如按工藝特點(diǎn)來(lái)分，有手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓成型、纏繞成型等。手糊成型又包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無(wú)模手糊法。

我國(guó)有90%以上的FRP產(chǎn)品是手糊法生產(chǎn)的，其他有模壓法、纏繞法、層壓法等。日本的手糊法仍占50%。從世界各國(guó)來(lái)看，手糊法仍占相當(dāng)比重，說(shuō)明它仍有生命力。手糊法的特點(diǎn)是用濕態(tài)樹(shù)脂成型，設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，一次能糊10m以上的整體產(chǎn)品。缺點(diǎn)是機(jī)械化程度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，質(zhì)量不穩(wěn)定，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了擠拉、噴涂、纏繞等工藝設(shè)備，隨著FRP工業(yè)的發(fā)展，新的工藝方法將會(huì)不斷出現(xiàn)。

一、密度

玻璃鋼密度介于1.5～2.0之間，只有普通碳鋼的1/4～1/5,比輕金屬鋁還要輕1/3左右，而機(jī)械強(qiáng)度卻很高，某些方面甚至能接近普通碳鋼的水平。例如某些環(huán)氧玻璃鋼，其拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)復(fù)均達(dá)到400MPa 以上。按比強(qiáng)度計(jì)算，玻璃鋼不僅大大超過(guò)普通碳鋼，而且可達(dá)到和超過(guò)某些特殊合金鋼的水平。　

玻璃鋼與幾種金屬的密度、抗伸強(qiáng)度和比強(qiáng)度比較見(jiàn)表2-6所示。

材料名	密度	拉伸強(qiáng)度（ MPa ）	比強(qiáng)度
高級(jí)合金鋼	8.0	1280	160
A3鋼	7.85	400	50
LY12鋁合金	2.8	420	160
鑄鐵	7.4	240	32
環(huán)氧玻璃鋼	1.73	500	280
聚酯玻璃鋼	1.8	290	160
酚醛玻璃鋼	1.8	290	160

（比強(qiáng)度：即單位密度下的拉伸強(qiáng)度，也就是材料的抗拉強(qiáng)度與密度之比，用以說(shuō)明其輕質(zhì)高強(qiáng)的程度。）

二、電性能

玻璃鋼有優(yōu)良的電絕緣性能，可作為儀表、電機(jī)及電器中的絕緣零部件，在高頻作用下仍然保持良好的介電性能。在絕緣材料中，用玻璃纖維布代替紙及棉布，可提高絕緣材料的絕緣等級(jí)，在用相同樹(shù)脂的情況下，至少能提高一個(gè)等級(jí)。玻璃鋼占絕緣材料用量的1/3～1/2,。在一些大型電機(jī)中，如12.5萬(wàn)KW電機(jī)，要用幾百千克玻璃鋼作絕緣材料。此外玻璃鋼不受電磁影響，而且有良好的透微波性能．

下表幾種玻璃鋼的介電性能：

玻璃鋼種類(lèi)	介電常數(shù)	介電損失角正切
丁苯玻璃鋼	3.5～4.0	(3.5～5.0)*10^-3
DAP玻璃鋼	4.0～4.8	(0.9～105)*10^-2
聚丁二烯玻璃鋼	3.5～4.0	(4.5～5.5)*10^-3
307聚酯玻璃鋼	4.0～4.8	(0.9～1.5)*10^-3
6101環(huán)氧玻璃鋼	4.7～5.2	(1.7～2.5)*10^-2

三、熱性能

玻璃鋼有良好的熱性能，它的比熱大，是金屬的２～３倍，導(dǎo)熱系數(shù)比較低，只是金屬材料的1/100～1/1000。

此外，某些品種玻璃鋼的耐瞬時(shí)高溫性能也十分突出，如酚醛型高硅氧布玻璃鋼，在遇極高溫度時(shí)，產(chǎn)生碳化層，可有效地保護(hù)火箭、導(dǎo)彈及宇宙飛船在穿過(guò)大氣層時(shí)需要承受的5000～10000K 高溫及高速氣流的作用。
　　
表2-8列出了幾種材料的熱性能

材料	比熱〔KJ（Kg·K）〕	導(dǎo)熱系數(shù)〔W/（m．K）〕	線(xiàn)膨脹系數(shù) α10-5/℃
聚酯澆鑄體	0.17	0.17	6～13
鐵	0.46	75.6	1.2
鋁	0.92	222	2.4
木材	1.38	0.09～0.19	0.08～0.16
玻璃鋼	1.26	0.40	0.7～6

由表2-8可以看出，玻璃鋼具有良好的熱絕緣性能，這是金屬材料無(wú)法比擬的。

四、耐老化性能

任何材料都存在老化問(wèn)題，玻璃鋼也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃鋼在大氣曝曬、濕熱、水浸泡及腐蝕介質(zhì)等作用下，性能有所下降，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)使光澤減退、顏色變化、樹(shù)脂脫落、纖維裸露、分層等現(xiàn)象。但隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人們可以采取必要的防老化措施，改善使用性能，提高產(chǎn)品的使用壽命。例如玻璃鋼放在哈爾濱地區(qū)進(jìn)行自然老化試驗(yàn)，板材拉伸強(qiáng)度下降最少，小于20%；彎曲強(qiáng)度次之，一般不超過(guò)30% ；壓縮強(qiáng)度下降最多，波動(dòng)也最大，一般為25%～30% 。見(jiàn)下表所示。

力學(xué)性能	玻璃鋼種類(lèi)	原始強(qiáng)度（MPa ）	10年后強(qiáng)度	10年后強(qiáng)度
力學(xué)性能	玻璃鋼種類(lèi)	原始強(qiáng)度（MPa ）	保留強(qiáng)度(MPa)	強(qiáng)度下降率(%)
拉伸強(qiáng)度	環(huán)氧	290.77	244.22	16
	聚酯	293.21	228.73	22
彎曲強(qiáng)度	環(huán)氧	330.06	260.68	21
	聚酯	292.04	224.91	23
壓縮強(qiáng)度	環(huán)氧	216.58	160.23	26
	聚酯	199.43	139.65	30
彎曲模量	環(huán)氧	1.73*104	1.11*104	36
	聚酯	1.59*104	1.02*104	36

此外，室外風(fēng)、雨及陽(yáng)光曝曬，會(huì)使玻璃鋼表層樹(shù)脂脫落，應(yīng)注意定期維護(hù)。

五、長(zhǎng)期耐溫性及耐燃性

玻璃鋼的耐溫性及耐燃性取決于所用的樹(shù)脂，長(zhǎng)期的使用溫度不能超過(guò)樹(shù)脂的熱變形溫度。

通用的環(huán)氧及聚酯玻璃鋼，都是易燃的，對(duì)于有防火要求的結(jié)構(gòu)物，要用阻燃樹(shù)脂或加阻燃劑，因此在使用玻璃鋼時(shí)，應(yīng)充分注意。

一般玻璃鋼不能在高溫下長(zhǎng)期使用。如聚酯玻璃鋼在40℃～45℃以上，環(huán)氧玻璃鋼在60℃以上，強(qiáng)度開(kāi)始下降。

近年來(lái)出現(xiàn)了一些耐高溫的玻璃鋼。如脂環(huán)族環(huán)氧玻璃鋼，聚酰亞胺玻璃鋼等，但長(zhǎng)期工作溫度也只能在200-300℃以?xún)?nèi)，遠(yuǎn)較金屬的長(zhǎng)期使用溫度為低。

綜上所述五個(gè)方面的物理性能，可見(jiàn)玻璃鋼和金屬、陶瓷等材料不同，因此在使用上要發(fā)揮其長(zhǎng)處，注意合理使用。

例如，玻璃鋼低溫性能好，強(qiáng)度不下降，因此北方冬季雖然室外氣溫降到－45℃～50℃ ,可玻璃鋼并不發(fā)脆。一般冷卻塔、防雨棚等室外構(gòu)筑物，在北方冬季里使用仍很安全。相反，玻璃鋼在高溫環(huán)境下要用專(zhuān)門(mén)的樹(shù)脂和配方，例如在100℃長(zhǎng)期使用，就要采用耐高溫配方，用專(zhuān)門(mén)的工藝條件成型才行、否則玻璃鋼在長(zhǎng)期100℃以上持續(xù)工作，就會(huì)遭到破壞。

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)