淺析新型復合材料玻璃鋼的應用

蒲明花 楊澤平 劉永

摘 要：一種新型復合材料玻璃鋼產品，其具有產品多樣化、耐腐蝕、質量輕、價格低廉、可以任意設計等優點，在各個行業及領域得到了大量的應用，成為新世紀工業化發展中舉足輕重的復合材料。本文主要探討玻璃鋼作為一種新型的復合材料具有哪些優勢。

關鍵詞：玻璃鋼;FRP;復合材料

中圖分類號：TB332 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0079-02

1 玻璃鋼制造工藝簡介

玻璃鋼制造工藝主要包括以下幾種：手糊制作方法、噴射成型方法、模壓成型工藝和模塑料成型工藝、拉擠成型方法等。

（1）手糊制作方法，優點：投資低、產品形狀限制因素較少，適合小批量生產。該制作方法相對簡單，需操作人員掌握工藝要領及配備產品模具就可以規模生產。缺點：該制作方法做出的產品的質量級別較低，很難滿足某些特定產品的質量需求。

（2）噴射成型方法，是一種借助于噴射機器的手工積層的方法。優點：成本低、效率高，整體性強，沒有搭接縫，制品的幾何尺寸基本上沒有受到其他因素的限制，成型工藝相對簡單，材料配方準確性相對較高，在未來的發展趨勢中看，將逐步取代傳統的手糊工藝。缺點，產品的質量過度依賴于操作人員的技術能力、噴射所造成的污染大于其他的工藝方法。

（3）成型工藝與成型復合成型工藝，兩種成型工藝及設備條件基本相同。成型過程的成型材料是浸布，成型過程的成型材料是松散的，薄片狀的和生面團的。將一定數量的模制材料放入金屬模具中，然后在一定溫度和壓力下模制以生產所需的FRP產品。該生產成型方法具有尺寸準確，表面光滑，一次成型的生產效率高，產品質量穩定的優點，適用于各種小型玻璃鋼產品的批量生產。缺點是模具的設計和制造較為復雜，生產初期的投資較高，零件更受設備的限制。

（4）拉擠成型法，在牽引裝置的牽引下，浸漬樹脂的纖維增強材料，首先在模具中預成型，然后通過熱處理固化以形成復合FRP型材，最后加工鋼材的比例企業所需。上述的制作工藝只是眾多玻璃鋼制作工藝中的幾種，在繁多的玻璃鋼制作工藝中，根據企業的不同需求，如產品的幾何形狀、產品質量、以及企業的技術基礎及投入資金的不同，玻璃鋼制品也會在幾何形狀、質量、及各項參數均有不同。

2 玻璃鋼的應用

玻璃鋼纏繞管道是一種質量輕、強度高、高耐腐蝕的復合材料管道。它是在芯模上將具有樹脂基體的玻璃纖維按照纏繞工藝逐層纏繞上，且在纖維之間均勻的鋪上一層石英砂，作為夾砂層。其管壁結構設計也是非常合理的，在滿足用戶使用強度的前提下，提高了材料的鋼度，大大提升了產品使用的穩定性及可靠性。

玻璃鋼管道應用于化工、石油、排水等多個行業。近年來，我國玻璃鋼管道發展速度非?？?，數量呈逐年遞漲趨勢，隨著發展市場應用也會越來越廣闊。玻璃鋼纏繞管道采用樹脂（輸送飲用水采用食品級樹脂）、玻璃纖維、石英砂為原料，用特殊工藝制作而成。玻璃鋼市場應用如圖1所示。

2.1 結構特點

（1）耐腐蝕性：化學惰性材料的耐腐蝕性優異?？梢愿鶕脩糨斔偷牟煌橘|選擇不同參數的耐腐蝕材料管。

（2）高機械強度：耐液壓，良好的外壓強度和沖擊強度，并根據所需壓力設計和制造管道及配件。

（3）溫度適應性：使用溫度范圍：大于負70攝氏度且小于250攝氏度，管道在冷凍介質下仍不會破裂。

（4）流體阻力小：管道內壁光滑，粗糙度系數為0.0084。在相同的流量下，可以減小管徑。

（5）重量輕，壽命長：重量輕，運輸方便，施工成本低，無需維護，使用壽命超過50年。

（6）保持水質：無毒，可飲用飲用水，并保持長期水質。

2.2 玻璃鋼管道壁厚表（表1）

3 玻璃鋼在其他行業上的應用

早在上個世紀八十年代，各種工程機械的發動機保護罩就已廣泛使用玻璃鋼材料。作為早期使用的鋼材質的發動機罩，因其質量重，在機器維修過程中不便于翻轉，并且易腐蝕，故可翻轉保護罩大部分采用玻璃鋼材質。

由于CNG車輛的逐步推廣，CNG氣瓶將具有廣闊的前景。CNG氣瓶有合金氣瓶或復合氣瓶。CNG復合氣瓶是纏繞在金屬或塑料襯里上的纖維增強樹脂。根據結構，可分為全繞組和環形繞組。根據內部材料，可分為塑料內膽，鋁合金內膽和鈦合金內膽，不銹鋼內膽。根據襯套的內壁厚度，可分為軸承襯套和非軸承襯套。內槽根據幾何形狀被分為圓筒形和球形。與鋼瓶相比，玻璃鋼/復合氣瓶具有以下優點：（1）高比強度。復合材料（玻璃鋼）的比強度是鋼的4倍，比模量僅比鋼低22%。比強度是鋁3倍，比模量僅比鋁低19%?？梢钥闯?，由玻璃鋼制成的壓縮天然氣氣瓶的重量將顯著下降。如果使用薄鋁襯，則環氧樹脂將玻璃纖維或碳纖維浸漬，并且瓶子的重量比繞線機的重量輕40%。比鋁線輕10%。因此，使用復合CNG氣瓶可以增加汽車的有效載荷并提高行駛速度。（2）良好的斷裂安全性FRP由大量的纖維增強而成，每平方厘米最多可增加數萬根纖維。從機械角度來看，它是一個典型的靜態系統。當FRP滾筒超載且少量光纖斷裂時，其負載會迅速重新分配到未斷裂的光纖上，這不會導致滾筒在短時間內甚至在相當長的時間內失去其承載能力。（3）良好的減震性能復合材料中纖維與樹脂基體之間的界面具有減震能力，較高的減振性能和良好的抗振動疲勞性能。

近年來，隨著科學技術的不斷發展和人們生活水平的不斷提高，許多民用玻璃纖維增強塑料產品得到了廣泛的開發和利用。例如，玻璃鋼磚，也稱為透明磚。它是與鋼結構結合使用的采光材料。它主要由高性能薄膜，增強聚酯纖維和玻璃纖維組成。該產品可廣泛用于工業/商業/民用建筑的屋頂和墻壁;它方便，快捷且具有成本效益。該化工廠還使用酚醛樹脂FRP代替不銹鋼來制造各種耐腐蝕設備，從而大大延長了設備的使用壽命。FRP是非磁性的，不會阻止電磁波的通過。用它制造導彈天線罩就像為導彈戴上防護眼鏡一樣，它不會擋住雷達的“視線”并對其進行保護。根據FRP的良好滲透性，在這方面的性能，隨著手機通訊的廣泛普及，FRP被廣泛用于2G和3G天線罩的制造;由于它輕巧而靈活，因此可以用作撐桿跳的撐桿。

4 結語

玻璃鋼產品的興起并非一朝一夕，是幾代人通過堅持不懈的努力，共同促進而成，玻璃鋼產品也越來越貼近我們的生活，相信在不久的將來，玻璃鋼產品一定會大放異彩。