不飽和聚酯樹脂是一種熱固性樹脂,當(dāng)其在熱或引發(fā)劑的作用下,可固化成為一種不溶不融的高分子網(wǎng)狀聚合物。但這種聚合物機(jī)械強(qiáng)度很低,不能滿足大部分使用的要求,當(dāng)用玻璃纖維增強(qiáng)時可成為一種復(fù)合材料,俗稱“玻璃鋼”(英文名Fiber Reinforced Plastics 簡稱FRP)?!安Aт摗钡臋C(jī)械強(qiáng)度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。 以不飽和樹脂為基材的玻璃鋼(UPR-FRP)具有以下特性:
輕質(zhì)高強(qiáng)
FRP的密度為1.4-2.2g/cm3,比鋼輕4-5倍,而其強(qiáng)度卻不小,其比強(qiáng)度超過型鋼、硬鋁和杉木。這對于航空、航天、火箭、導(dǎo)彈、軍械及運(yùn)輸?shù)刃枰獪p輕自重的產(chǎn)品具有非常重要的意義。例如波音747噴氣客機(jī)在主要結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的FRP部件達(dá)2.2噸,有效地節(jié)省了飛機(jī)燃料,提高了航速,延長了續(xù)航時間,增加了有效載荷。見表1。 表1 UPR-FRP與其他材料的性能
(×103cm)
UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9
鋼 7.8 880 1128.2 204.16 261.7
硬鋁 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4
杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2
耐腐蝕性能良好
UPR-FRP是一種良好的耐腐蝕性材料,能耐一般濃度的酸、堿、鹽類,大部分有機(jī)溶劑、海水、大氣、油類,對微生物的抵抗力也很強(qiáng),正廣泛應(yīng)用于石油、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、電鍍、電解、冶煉、輕工等國民經(jīng)濟(jì)諸領(lǐng)域,發(fā)揮著其他材料無法替代的作用。 電性能優(yōu)異
UPR-FRP絕緣性能極好,在高頻作用下仍能保持良好的介電性能。它不反射無線電波,不受電磁的作用,微波透過性良好,是制造雷達(dá)罩的理想材料。用它制造儀表、電機(jī)、電器產(chǎn)品中的絕緣部件能提高電器的使用壽命和可靠性。見表2。 表2 UPR-FRP的介電性能
體積電阻率
(Ω cm)介電強(qiáng)度
(KV mm-1)介電常數(shù)
(60Hz)耐電弧性
(S)
1012~1014 15-20 3.0-4.4 0.003 125
獨(dú)特的熱性能
UPR-FRP的導(dǎo)熱系數(shù)為0.3-0.4Kcal/mh℃,只有金屬的1/100-1/1000,是一種優(yōu)良的絕熱材料,用其制成的門窗是第五代新型節(jié)能建材。另外,F(xiàn)RP線脹系數(shù)也很小,與一般金屬材料接近,所以FRP和金屬連接不致受熱膨脹產(chǎn)生應(yīng)力,有利于其與金屬基材或混凝土結(jié)構(gòu)粘接。 加工工藝性能優(yōu)異
UPR的加工工藝性能優(yōu)異,工藝簡單,可一次成型,既可常溫常壓成型,又可以加溫加壓固化,而且在固化過程中無低分子副產(chǎn)物生成,可制造出比較均一的產(chǎn)品。由于其工藝性能優(yōu)異,近年來已被廣泛用于制作工藝品、仿大理石制品、聚酯漆等非玻璃纖維增強(qiáng)型材料。 材料的可設(shè)計(jì)性好
UPR-FRP是以UPR為基體,以玻璃纖維為增強(qiáng)骨材的復(fù)合材料,二者經(jīng)過一次性加工成型為最終形狀的制品。所以FRP不僅僅是一種材料,同時也是一種結(jié)構(gòu)。所謂可設(shè)計(jì)性包含兩方面內(nèi)容:(1)功能設(shè)計(jì);通過選擇合適的UPR和玻璃纖維可以制成具有各種特殊功能的FRP制品,如:可以制成耐腐蝕的產(chǎn)品;可以制成耐瞬時高溫的產(chǎn)品;可制成透光板材;可制成耐火阻燃制品;可制成耐紫外線制品……(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):可以根據(jù)需要,靈活地設(shè)計(jì)出各種產(chǎn)品結(jié)構(gòu),如玻璃鋼門窗、玻璃鋼格柵、玻璃鋼管、玻璃鋼槽、玻璃鋼罐等。 任何一種材料都不是萬能的,F(xiàn)RP也不例外。首先FRP與金屬相比有許多本質(zhì)上差別,例如金屬是各向同性材料,而FRP是各向異性材料,金屬在應(yīng)力作用下,一般分為彈性變形與塑性變形兩個階段,而FRP在應(yīng)力作用下一般沒有顯著的塑性變形階段,沒有屈服點(diǎn),在受力過程中有分層現(xiàn)象,在超負(fù)荷時容易突然斷裂。其次FRP的模量較低,比鋼材差10倍,因此凡對剛性要求高的產(chǎn)品必須進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。第三,F(xiàn)RP的耐熱比金屬材料相差甚遠(yuǎn),到目前為止FRP的長期使用溫度還只限于200℃以下。