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玻璃钢的物理性能
玻璃钢具有密度小,合格的介电绝缘性能和合格的隔热性能以及吸水性、热膨胀性能等。
一、
密度:
玻璃钢密度介于1.5~2.0之间,只有一般碳钢的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一般碳钢的水平。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一般碳钢,而且可达到和超过某些特别合金钢的水平。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.
表2-6
材料名
密度
拉伸强度〔MPa〕
比强度
高级合金钢
1280
160
A3钢
400
50
LY12铝合金
420
160
铸铁
240
32
环氧玻璃钢
500
280
聚酯玻璃钢
290
160
酚醛玻璃钢
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:
玻璃钢有合格的电绝缘性能,可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件,在高频作用下仍然坚持合格的介电性能。在绝缘材料中,用玻璃纤维布代替纸及棉布,可提升绝缘材料的绝缘等级,在用相同树脂的状况下,至少能提升一个等级。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,而且有合格的透微波性能.
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
(3.5~5.0)*10-3
DAP玻璃钢
(0.9~105)*10-2
聚丁二烯玻璃钢
(4.5~5.5)*10-3
307聚酯玻璃钢
(0.9~1.5)*10-3
6101环氧玻璃钢
??(1.7~2.5)*10-2
三、热性能
玻璃钢有合格的热性能,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特别,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
6~13
铁
铝
222
木材
玻璃钢
0.40
0.7~6
由表2-8可以看出,玻璃钢具有合格的热绝缘性能,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,人们可以采用必要的防老化措施,改善使用性能,提升产品的使用寿命。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
16
聚酯
22
变曲强度
环氧
21
聚酯
23
压缩强度
环氧
26
聚酯
30
变曲模量
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,关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。
近年来出现了一些耐高温的玻璃钢。如脂环族环氧玻璃钢,聚酰亚胺玻璃钢等,但长期工作温度也只能在200-300℃以内,远较金属的长期使用温度为低。
综上所述五个方面的物理性能,可见玻璃钢和金属、陶瓷等材料不同,因此在使用上要发挥其长处,注意合理使用。
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,就要采纳耐高温配方,用专门的工艺条件成型才行、否则玻璃钢
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