玻璃鋼具有密度小,良好的介電絕緣性能和良好的隔熱性能以及吸水性、熱膨脹性能等。
一、 密度:
玻璃鋼密度介于1.5~2.0之間,只有普通碳鋼的1/4~1/5,比輕金屬鋁還要輕1/3左右,而機(jī)械強(qiáng)度卻很高,某些方面甚至能接近普通碳鋼的水平。例如某些環(huán)氧玻璃鋼,其拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)復(fù)均達(dá)到400MPa 以上。按比強(qiáng)度計(jì)算,玻璃鋼不僅大大超過(guò)普通碳鋼,而且可達(dá)到和超過(guò)某些特殊合金鋼的水平。 玻璃鋼與幾種金屬的密度、抗伸強(qiáng)度和比強(qiáng)度比較見(jiàn)表2-6所示.
表2-6 材料名
密度 拉伸強(qiáng)度( MPa )
比強(qiáng)度 高級(jí)合金鋼 8.0 1280 160 A3鋼 7.85 400 50 LY12鋁合金
2.8 420 160 鑄鐵 7.4 240 32 環(huán)氧玻璃鋼 1.73 500 280 聚酯玻璃鋼 1.8 290 160 酚醛玻璃鋼
1.8
290
160*比強(qiáng)度:即單位密度下的拉伸強(qiáng)度,也就是材料的抗拉強(qiáng)度與密度之比,用以說(shuō)明其輕質(zhì)高強(qiáng)的程度.
二、電性能:
玻璃鋼有優(yōu)良的電絕緣性能,可作為儀表、電機(jī)及電器中的絕緣零部件,在高頻作用下仍然保持良好的介電性能。在絕緣材料中,用玻璃纖維布代替紙及棉布,可提高絕緣材料的絕緣等級(jí),在用相同樹(shù)脂的情況下,至少能提高一個(gè)等級(jí)。玻璃鋼占絕緣材料用量的1/3~1/2,。在一些大型電機(jī)中,如12.5萬(wàn)KW 電機(jī),要用幾百千克玻璃鋼作絕緣材料。此外玻璃鋼不受電磁影響,而且有良好的透微波性能.
下表幾種玻璃鋼的介電性能:
玻璃鋼種類(lèi) 介電常數(shù) 介電損失角正切 丁苯玻璃鋼 3.5~4.0 (3.5~5.0)*10-3 DAP玻璃鋼 4.0~4.8 (0.9~105)*10-2 聚丁二烯玻璃鋼 3.5~4.0 (4.5~5.5)*10-3 307聚酯玻璃鋼 4.0~4.8 (0.9~1.5)*10-3 6101環(huán)氧玻璃鋼
4.7~5.2
(1.7~2.5)*10-2三、熱性能 玻璃鋼有良好的熱性能,它的比熱大,是金屬的2~3倍,導(dǎo)熱系數(shù)比較低,只是金屬材料的1/100~1/1000。 此外,某些品種玻璃鋼的耐瞬時(shí)高溫性能也十分突出,如酚醛型高硅氧布玻璃鋼,在遇極高溫度時(shí),產(chǎn)生碳化層,可有效地保護(hù)火箭、導(dǎo)彈及宇宙飛船在穿過(guò)大氣層時(shí)需要承受的5000~10000K 高溫及高速氣流的作用。 表2-8列出了幾種材料的熱性能。
材料 比熱 〔KJ(Kg·K)〕 導(dǎo)熱系數(shù)〔W/(m.K)〕 線膨脹系數(shù) α10-5 /℃ 聚酯澆鑄體 0.17 0.17 6~13 鐵 0.46 75.6 1.2 鋁 0.92 222 2.4 木材 1.38 0.09~0.19 0.08~0.16 玻璃鋼 1.26 0.40 0.7~6 由表2-8可以看出,玻璃鋼具有良好的熱絕緣性能,這是金屬材料無(wú)法比擬的。 四、耐老化性能 任何材料都存在老化問(wèn)題,玻璃鋼也不例外,只是速度和程度不同而已。玻璃鋼在大氣曝曬、濕熱、水浸泡及腐蝕介質(zhì)等作用下,性能有所下降,在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)使光澤減退、顏色變化、樹(shù)脂脫落、纖維裸露、分層等現(xiàn)象。但隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,人們可以采取必要的防老化措施,改善使用性能,提高產(chǎn)品的使用壽命。例如玻璃鋼放在哈爾濱地區(qū)進(jìn)行自然老化試驗(yàn),板材拉伸強(qiáng)度下降最少,小于20%;彎曲強(qiáng)度次之,一般不超過(guò)30% ;壓縮強(qiáng)度下降最多,波動(dòng)也最大,
一般為25%~30% 。見(jiàn)下表所示。 力學(xué)性能 玻璃鋼種類(lèi) 原始強(qiáng)度(MPa ) 10年后強(qiáng)度 10年后強(qiáng)度 力學(xué)性能 玻璃鋼種類(lèi) 原始強(qiáng)度(MPa ) 保留強(qiáng)度(MPa) 強(qiáng)度下降率(%) 拉伸強(qiáng)度 環(huán)氧 290.77 244.22 16 聚酯 293.21 228.73 22 變曲強(qiáng)度 環(huán)氧 330.06 260.68 21 聚酯 292.04 224.91 23 壓縮強(qiáng)度 環(huán)氧 216.58 160.23 26 聚酯 199.43 139.65 30 變曲模量 環(huán)氧 1.73*104 1.11*104 36 聚酯 1.59*104 1.02*104 36 此外,室外風(fēng)、雨及陽(yáng)光曝曬,會(huì)使玻璃鋼表層樹(shù)脂脫落,應(yīng)注意定期維護(hù)。 五、長(zhǎng)期耐溫性及耐燃性 玻璃鋼的耐溫性及耐燃性取決于所用的樹(shù)脂,長(zhǎng)期的使用溫度不能超過(guò)樹(shù)脂
的熱變形溫度。 通用的環(huán)氧及聚酯玻璃鋼,都是易燃的,對(duì)于有防火要求的結(jié)構(gòu)物,要用阻燃樹(shù)脂或加阻燃劑,因此在使用玻璃鋼時(shí),應(yīng)充分注意。 一般玻璃鋼不能在高溫下長(zhǎng)期使用。如聚酯玻璃鋼在40℃~45℃以上,環(huán)氧玻璃鋼在60℃以上,強(qiáng)度開(kāi)始下降。 近年來(lái)出現(xiàn)了一些耐高溫的玻璃鋼。如脂環(huán)族環(huán)氧玻璃鋼,聚酰亞胺玻璃鋼等,但長(zhǎng)期工作溫度也只能在200-300℃以內(nèi),遠(yuǎn)較金屬的長(zhǎng)期使用溫度為低。 綜上所述五個(gè)方面的物理性能,可見(jiàn)玻璃鋼和金屬、陶瓷等材料不同,因此在使用上要發(fā)揮其長(zhǎng)處,注意合理使用。 例如,玻璃鋼低溫性能好,強(qiáng)度不下降,因此北方冬季雖然室外氣溫降到-45℃~50℃ ,可玻璃鋼并不發(fā)脆。一般冷卻塔、防雨棚等室外構(gòu)筑物,在北方冬季里使用仍很安全。相反,玻璃鋼在高溫環(huán)境下要用專門(mén)的樹(shù)脂和配方,例如在100℃長(zhǎng)期使用,就要采用耐高溫配方,用專門(mén)的工藝條件成型才行、否則玻璃鋼在長(zhǎng)期*""%以上持續(xù)工作,就會(huì)遭到破壞。 玻璃鋼的基本性能-化學(xué)性能 玻璃鋼主要的化學(xué)性能就是它有突出的耐腐蝕性。它不僅不會(huì)象金屬材料那樣生銹腐蝕;同時(shí),也不會(huì)象木材那樣腐爛,而且?guī)缀醪槐凰⒂偷冉橘|(zhì)所侵蝕,可以代替不銹鋼在化工廠中用來(lái)制造貯罐、管道、泵、閥等,不僅使用壽命長(zhǎng),而且不需采取防腐、防銹或防蟲(chóng)蛀等防護(hù)措施,減少了維降費(fèi)用。玻璃鋼在耐腐蝕方面的應(yīng)用是很廣泛的,國(guó)外一些主要工業(yè)國(guó)家,玻璃鋼用作耐腐制品方面都在13%以上,其用量有逐年增高趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)用量也不少,大都用作金屬設(shè)備的襯里,以保護(hù)金屬。 玻璃鋼的耐腐蝕性,主要取決于樹(shù)脂,作為玻璃鋼用的樹(shù)脂,其耐腐蝕性是好的,但單純的用樹(shù)脂涂覆在金屬表面上,會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的龜裂裂縫,起不到防滲漏和保護(hù)金屬的作用。在樹(shù)脂中添加一定量的玻璃纖維后,將樹(shù)脂中出現(xiàn)較嚴(yán)重龜裂的可能性轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的微小裂縫,而這些小裂縫形成一個(gè)貫串裂縫的機(jī)率是很小的,而相互間還有止裂作用,這樣可以阻止化學(xué)溶液介質(zhì)的滲透腐蝕。 玻璃鋼不僅對(duì)多種低濃度的酸、堿、鹽介質(zhì)及溶劑有較好的穩(wěn)定性,而且有抗大氣、海水和微生物作用的良好性能。 不過(guò),對(duì)于不同的腐蝕性介質(zhì),應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?shù)脂和玻璃纖維及其制品。關(guān)于玻璃鋼防腐,近幾年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越普遍,顯示了防腐投資少,使用壽命長(zhǎng),節(jié)約大量不銹鋼材等方面的優(yōu)越性,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。 通常把玻璃鋼放在不同腐蝕介質(zhì)中,稱量其質(zhì)量的變化,來(lái)評(píng)定耐腐蝕性能好壞。質(zhì)量變化小,耐腐蝕性能好;質(zhì)量變化大,耐腐蝕性能就差。