玻璃钢的基本性能-物理

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玻璃钢雕塑在我们生活中是比较常见的一种雕塑类型。玻璃钢雕塑具有质轻，耐腐蚀，成本相对较低的特点。又称FRP，学称纤维增强塑料，国内在习惯上称之为玻璃钢。它是以合成树脂为基体材料，以玻璃纤维及其制品为增强材料组成的复合材料。

玻璃钢雕塑成品制作前，先将所要制作的产品用特定泥巴材料塑造出相应要制作的产品，在泥塑稿制作完后，翻制石膏外模，然后将玻璃钢（即树脂和玻璃丝布的结合物）涂刷在外模内部。等其干透后打开外模，经过合模的程序，获得玻璃钢雕塑成品。但玻璃钢雕塑在室外经过太阳的暴晒和风蚀，一般五年以上就开始有变形，脆弱易裂的缺点。

玻璃钢雕塑生产方法基本上分为两大类，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。

一、密度玻璃钢密度介于1.5～2.0之间，只有普通碳钢的1/4～1/5,比轻金属铝还要轻1/3左右，而机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。例如某些环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400MPa 以上。按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。玻璃钢与几种金属的密度、抗伸强度和比强度比较见表2-6所示。

材料名

密度

拉伸强度（MPa）

比强度

高级合金钢

8.0

1280

160

A3钢

7.85

400

50

LY12铝合金

2.8

420

160

铸铁

7.4

240

32

环氧玻璃钢

1.73

500

280

聚酯玻璃钢

1.8

290

160

酚醛玻璃钢

1.8

290

160

（比强度：即单位密度下的拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其轻质高强的程度。）二、电性能玻璃钢有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用下仍然保持良好的介电性能。在绝缘材料中，用玻璃纤维布代替纸及棉布，可提高绝缘材料的绝缘等级，在用相同树脂的情况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/3～1/2,。在一些大型电机中，如12.5万KW电机，要用几百千克玻璃钢作绝缘材料。此外玻璃钢不受电磁影响，而且有良好的透微波性能．下表几种玻璃钢的介电性能：

玻璃钢种类

介电常数

介电损失角正切

丁苯玻璃钢

3.5～4.0

(3.5～5.0)*10-3

DAP玻璃钢

4.0～4.8

(0.9～105)*10-2

聚丁二烯玻璃钢

3.5～4.0

(4.5～5.5)*10-3

307聚酯玻璃钢

4.0～4.8

(0.9～1.5)*10-3

6101环氧玻璃钢

(1.7～2.5)*10-2

三、热性能玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的２～３倍，导热系数比较低，只是金属材料的1/100～1/1000。此外，某些品种玻璃钢的耐瞬时高温性能也十分突出，如酚醛型高硅氧布玻璃钢，在遇极高温度时，产生碳化层，可有效地保护火箭、导弹及宇宙飞船在穿过大气层时需要承受的5000～10000K 高温及高速气流的作用。表2-8列出了几种材料的热性能

材料

比热〔KJ（Kg·K）〕

导热系数〔W/（m．K）〕

线膨胀系数α10-5/℃

聚酯浇铸体

0.17

0.17

6～13

铁

0.46

75.6

1.2

铝

0.92

222

2.4

木材

1.38

0.09～0.19

0.08～0.16

玻璃钢

1.26

0.40

0.7～6

由表2-8可以看出，玻璃钢具有良好的热绝缘性能，这是金属材料无法比拟的。四、耐老化性能任何材料都存在老化问题，玻璃钢也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃钢在大气曝晒、湿热、水浸泡及腐蚀介质等作用下，性能有所下降，在长期使用过程中会使光泽减退、颜色变化、树脂脱落、纤维裸露、分层等现象。但随着科学技术进步，人们可以采取必要的防老化措施，改善使用性能，提高产品的使用寿命。例如玻璃钢放在哈尔滨地区进行自然老化试验，板材拉伸强度下降最少，小于20%；弯曲强度次之，一般不超过30% ；压缩强度下降最多，波动也最大，一般为25%～30% 。见下表所示。

力学性能

玻璃钢种类

原始强度（MPa）

10年后强度

10年后强度

力学性能

玻璃钢种类

原始强度（MPa）

保留强度(MPa)

强度下降率(%)

拉伸强度

环氧

290.77

244.22

16

聚酯

293.21

228.73

22

弯曲强度

环氧

330.06

260.68

21

聚酯

292.04

224.91

23

压缩强度

环氧

216.58

160.23

26

聚酯

199.43

139.65

30

弯曲模量

环氧

1.73*104

1.11*104

36

聚酯

1.59*104

1.02*104

36

此外，室外风、雨及阳光曝晒，会使玻璃钢表层树脂脱落，应注意定期维护。五、长期耐温性及耐燃性玻璃钢的耐温性及耐燃性取决于所用的树脂，长期的使用温度不能超过树脂的热变形温度。

通用的环氧及聚酯玻璃钢，都是易燃的，对于有防火要求的结构物，要用阻燃树脂或加阻燃剂，因此在使用玻璃钢时，应充分注意。

一般玻璃钢不能在高温下长期使用。如聚酯玻璃钢在40℃～45℃以上，环氧玻璃钢在60℃以上，强度开始下降。

例如，玻璃钢低温性能好，强度不下降，因此北方冬季虽然室外气温降到－45℃～50℃ ,可玻璃钢并不发脆。一般冷却塔、防雨棚等室外构筑物，在北方冬季里使用仍很安全。相反，玻璃钢在高温环境下要用专门的树脂和配方，例如在100℃长期使用，就要采用耐高温配方，用专门的工艺条件成型才行、否则玻璃钢在长期100℃以上持续工作，就会遭到破坏。