frp(玻璃纤维增强塑料)的成分、性能是什么?是否易燃物品?使用时有何特殊要求?

FRPFRP制品 FRP--(Fiberglass-Rainforced Plastics )纤维增强复合塑料,根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP),碳纤维增强复合塑料(CFRP),硼纤维增强复合塑料等; 纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小,一般在10μm以下,缺陷较少又较小,断裂应变约为千分之三十以内,是脆性材料,易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说,强度、模量都要低很多,但可以经受住大的应变,往往具有粘弹性和弹塑性,是韧性材料。 根据纤维的长短,FRP可分为短纤维增强复合塑料和长纤维(或称连续纤维)增强复合材料塑料。 根据纤维性能可以分为高性能纤维复合材料和工程复合材料。 一、FRP有如下特性。 (1)轻质高强 相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,可是拉伸强度却接近,甚至超过碳素钢,而比强度可以与高级合金钢相比。因此,在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中,都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。部分材料的密度、强度和比强度见表1-1。 (2)耐腐蚀性能好 FRP是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面,正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。 (3)电性能好 是优良的绝缘材料,用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好,已广泛用于雷达天线罩。 (4)热性能良好 FRP热导率低,室温下为1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金属的1/100~1/1000,是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下,是理想的热防护和耐烧蚀材料,能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。 (5)可设计性好 ①可以根据需要,灵活地设计出各种结构产品,来满足使用要求,可以使产品有很好的整体性。 ②可以充分选择材料来满足产品的性能,如:可以设计出耐腐的,耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的,等等。 (6)工艺性优良 ①可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。 ②工艺简单,可以一次成型,经济效果突出,尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品,更突出它的工艺优越性。 二、不能要求一种FRP来满足所有要求,FRP不是万能的,FRP也有以下一些不足之处。 (1) 弹性模量低 FRP的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1×106)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。 可以做成薄壳结构、夹层结构,也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。 (2) 长期耐温性差 一般FRP不能在高温下长期使用,通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降,一般只在100℃以下使用;通用型环氧FRP在60℃以上,强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂,使长期工作温度在200~300℃是可能的。 (3) 老化现象 老化现象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外线、风纱雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。 (4) 层间剪切强度低 层间剪切强度是靠树脂来承担的,所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力,最主要的是在产品设计时,尽量避免使层间受剪。 三、FRP有哪些生产方法? 答:基本上分两大类,即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分,有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。 目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。 ①手糊法:主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。 ②喷射法:主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。 ③模压法:主要使用国家有德国等。 ④RTM法:主要使用国家有欧美各国、日本。 我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的,其他有模压法、缠绕法、层压法等(见第十一章)。日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看,手糊法仍占相当比重,说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型,设备简单,费用少,一次能糊10m以上的整体产品。缺