樹(shù)脂基復合材料俗稱(chēng)玻璃鋼,是指由樹(shù)脂和纖維增強材料構成的一類(lèi)復合材料,具有比強度和比剛度高、可設計性強、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能好以及便于大面積整體成型和具有特殊的電磁性能等獨特優(yōu)點(diǎn)。和傳統的鋼、鋁合金結構材料相比,樹(shù)脂基復合材料的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,其比強度、比模量高于鋼和鋁合金。這樣在強度和剛度要求都相同的情況下,用樹(shù)脂基復合材料可以減輕結構質(zhì)量。
樹(shù)脂基復合材料的力學(xué)、物理性能除了由纖維、樹(shù)脂的種類(lèi)及含量決定外,還與纖維的排列方向、鋪層次序和層數密切相關(guān)??筛鶕褂脳l件的不同,選取相應的材料及鋪層設計來(lái)滿(mǎn)足既定要求,做到安全可靠、經(jīng)濟合理。從而在建筑、艦船、電氣、航空航天等領(lǐng)域得到了大量應用,成為發(fā)展迅速、應用廣泛的一類(lèi)復合材料。
一、材料組成
主要由兩大部分組成,即基體材料和增強材料。增強材料是纖維增強復合材料的支撐骨架,它從根本上決定了玻璃鋼制品的機械性能,同時(shí)對提高材料的收縮,提高復合材料的熱變形溫度、電磁性能以及熱物理性能也有一定的作用。而樹(shù)脂基體可以將復合材料中的增強材料連接成一個(gè)整體,起著(zhù)傳遞和均衡載荷的功能,使增強材料能充分發(fā)揮其力學(xué)性能優(yōu)勢。復合材料的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性能、阻燃性、耐候性、電絕緣性、電磁性能等都取決于樹(shù)脂基體。同時(shí),樹(shù)脂基體對復合材料的抗沖擊性能和力學(xué)性能都有不同程度的影響。
1、樹(shù)脂基體
大量熱固性和熱塑性塑料都可作為復合材料樹(shù)脂基體使用。常用的熱固性樹(shù)脂有:不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧、酚醛、雙馬來(lái)酰亞胺以及聚酰亞胺樹(shù)脂等。常用的熱塑性樹(shù)脂有:聚丙烯、聚碳酸酯、尼龍、聚醚砜等。
2、增強材料
應用廣泛的是玻璃纖維無(wú)捻粗紗、玻璃布、連續氈極短切氈。 以及碳纖維、芳綸纖維等。
二、成型工藝
玻璃鋼的成型技術(shù)主要包括:手糊成型技術(shù)、模壓成型技術(shù)、RTM 成型技術(shù)、纖維纏繞成型技術(shù)、拉擠成型技術(shù)等。
1、手糊成型技術(shù)
很少受制品形狀及大小的制約,模具費用也較低。因此對于品種多、生產(chǎn)量小的大型制品,手糊成型技術(shù)是非常適合的。
2、模壓成型技術(shù)
適合于生產(chǎn)量大,尺寸要求精確的制品。模壓成型的模具由陰、陽(yáng)模量部分組成,增強材料一般為短且纖維氈、連續纖維氈和織物。
3、RTM 成型技術(shù)
是一種適宜多品種、中批量、高質(zhì)量復合材料制品生產(chǎn)的成型技術(shù),具有很多優(yōu)點(diǎn):能夠制造高質(zhì)量、高精度、低空隙率、高纖維含量的復雜復合材料構件,無(wú)需膠衣樹(shù)脂也可獲得光滑的雙表面,產(chǎn)品從設計到投產(chǎn)時(shí)間短,生產(chǎn)效率高;模具和制品可以采用CAD設計,模具制造容易,材料選擇面廣;成型的構件和管件易于實(shí)現局部增強以及制造局部加厚的構件,帶芯材的復合材料能一次成型;揮發(fā)份少,有利于勞動(dòng)保護和環(huán)境保護。
4、纖維纏繞成型技術(shù)
纖維纏繞成型是在專(zhuān)門(mén)的纏繞機上,將浸漬樹(shù)脂的纖維均勻的、有規律的纏繞在一個(gè)轉動(dòng)的芯模上,最后固化、除去芯模后獲得制件??h委纏繞成型方法既適于植被簡(jiǎn)單的旋轉體,如筒、罐、管、球、錐等,也可以用來(lái)制備飛機機身、汽車(chē)車(chē)身等非旋轉體部件??h委纏繞的主要優(yōu)點(diǎn)是節省原材料、低的制造成本以及制件的高度重復性,最大的缺點(diǎn)是制件固化后需除去芯模以及不適于帶凹曲表面制件的制造。 拉擠成型技術(shù) 用于連續生產(chǎn)纖維復合材料型材。主要過(guò)程是依靠牽引將原材料通過(guò)一定截面的加熱模,完成復合、成型和固化。拉擠成型工藝簡(jiǎn)單、效率高。拉擠法制備制件時(shí),增強纖維根軸向平行排列。
機械纏繞玻璃鋼管道是一種輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的非金屬管道。它是由樹(shù)脂為基體,玻璃纖維為增強材料經(jīng)特殊工藝制作而成。這種管道具有耐腐蝕性能、抗滲漏性能、隔熱性能等優(yōu)點(diǎn),輕質(zhì)高強、壽命長(cháng)、可設計性強、流體阻力小、安裝方便、綜合造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)??蓮V泛用于石油、化工、制藥、電力、造紙、城市給排水、工廠(chǎng)污水處理,海水淡化、煤氣輸送、礦山等行業(yè),是理想的輸送液體、氣體的管道。近年來(lái),我國玻璃鋼管道生產(chǎn)發(fā)展很快,數量逐年上長(cháng),應用范圍及部門(mén)也越來(lái)越廣。
連接配件:承插式、對接式、法蘭式、O型圈式彎管、丁字管、異徑管、平焊法蘭等
目前主要有以下幾類(lèi):純玻璃鋼管道、夾砂管道、高壓管道、保溫管道。
結構特點(diǎn):
(1)具有優(yōu)良的抗腐蝕性能:不要防腐保護及其它防腐措施,不會(huì )對水和其它介質(zhì)產(chǎn)生二次污染。產(chǎn)品使用壽命長(cháng)。
(2)重量輕:管道重量?jì)H占同規格、同長(cháng)度球墨鑄鐵管的1/4,水泥管道的1/10。運輸裝卸方便,易于安裝。
(3)單根管道長(cháng)度長(cháng):減少管線(xiàn)接頭,加速安裝速度,提高整條管線(xiàn)質(zhì)量。
(4)管壁內壁光滑:減少流阻、提高流速、降低能耗。用較小口徑的管道輸送同等流量的流體,與同規格鋼管相比可提高流量的10%左右;不結垢,長(cháng)期使用不降低流速。擾和重蝕環(huán)境中電纜的防護都有較好效果。
5、拉擠工藝簡(jiǎn)介
拉擠工藝是由無(wú)捻玻璃纖維精紗,玻璃纖維紗等增強材料在拉擠成型機的索引下,通過(guò)樹(shù)脂浴槽浸漬樹(shù)脂,再經(jīng)過(guò)成型模具加熱定型生產(chǎn)玻璃鋼型材的機械化復合材料成型工藝。
玻璃鋼拉擠型材既是一種材料,更是一種結構,具有極強的可設計性??梢酝ㄟ^(guò)原材料的選擇和鋪屑工藝的設計來(lái)達到特定的性能,公司具有多年的生產(chǎn)和設計經(jīng)驗,可以滿(mǎn)足顧客的特殊要求。
拉擠型材的優(yōu)點(diǎn)
耐腐蝕,抗老化,可設計性強,輕質(zhì)高強任意切割,易于安裝,無(wú)磁性,不導電,顏色任意。