玻璃鋼的基本性能-物理性能
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,而機械強度卻很高,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、彎曲和壓縮強復均達到400MPa 以上。按比強度計算,玻璃鋼不僅大大超過普通碳鋼,而且可達到和超過某些特殊合金鋼的水平?!〔Aт撆c幾種金屬的密度、抗伸強度和比強度比較見表2-6所示.
表2-6
材料名 |
密度 |
拉伸強度( MPa ) |
比強度 |
高級合金鋼 |
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 |
*比強度:即單位密度下的拉伸強度,也就是材料的抗拉強度與密度之比,用以說明其輕質(zhì)高強的程度.
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,在用相同樹脂的情況下,至少能提高一個等級。玻璃鋼占絕緣材料用量的1/3~1/2,。在一些大型電機中,如12.5萬KW 電機,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 |
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,產(chǎn)生碳化層,可有效地保護火箭、導彈及宇宙飛船在穿過大氣層時需要承受的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 |
導熱系數(shù)〔W/(m.K)〕 |
線膨脹系數(shù) |
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,這是金屬材料無法比擬的。
四、耐老化性能
任何材料都存在老化問題,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,在長期使用過程中會使光澤減退、顏色變化、樹脂脫落、纖維裸露、分層等現(xiàn)象。但隨著科學技術(shù)進步,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)進行自然老化試驗,板材拉伸強度下降最少,小于20%;彎曲強度次之,一般不超過30% ;壓縮強度下降最多,波動也最大,一般為25%~30% 。見下表所示。
力學性能 |
玻璃鋼種類 |
原始強度(MPa ) |
10年后強度 |
10年后強度 |
力學性能 |
玻璃鋼種類 |
原始強度(MPa ) |
保留強度(MPa) |
強度下降率(%) |
拉伸強度 |
環(huán)氧 |
290.77 |
244.22 |
16 |
|
聚酯 |
293.21 |
228.73 |
22 |
變曲強度 |
環(huán)氧 |
330.06 |
260.68 |
21 |
|
聚酯 |
292.04 |
224.91 |
23 |
壓縮強度 |
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、雨及陽光曝曬,會使玻璃鋼表層樹脂脫落,應(yīng)注意定期維護。
五、長期耐溫性及耐燃性
玻璃鋼的耐溫性及耐燃性取決于所用的樹脂,長期的使用溫度不能超過樹脂的熱變形溫度。
通用的環(huán)氧及聚酯玻璃鋼,都是易燃的,對于有防火要求的結(jié)構(gòu)物,要用阻燃樹脂或加阻燃劑,因此在使用玻璃鋼時,應(yīng)充分注意。
一般玻璃鋼不能在高溫下長期使用。如聚酯玻璃鋼在
近年來出現(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,但長期工作溫度也只能在200
綜上所述五個方面的物理性能,可見玻璃鋼和金屬、陶瓷等材料不同,因此在使用上要發(fā)揮其長處,注意合理使用。
例如,玻璃鋼低溫性能好,強度不下降,因此北方冬季雖然室外氣溫降到-
玻璃鋼的基本性能-化學性能
玻璃鋼主要的化學性能就是它有突出的耐腐蝕性。它不僅不會象金屬材料那樣生銹腐蝕;同時,也不會象木材那樣腐爛,而且?guī)缀醪槐凰?、油等介質(zhì)所侵蝕,可以代替不銹鋼在化工廠中用來制造貯罐、管道、泵、閥等,不僅使用壽命長,而且不需采取防腐、防銹或防蟲蛀等防護措施,減少了維降費用。玻璃鋼在耐腐蝕方面的應(yīng)用是很廣泛的,國外一些主要工業(yè)國家,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。國內(nèi)用量也不少,大都用作金屬設(shè)備的襯里,以保護金屬。
玻璃鋼的耐腐蝕性,主要取決于樹脂,作為玻璃鋼用的樹脂,其耐腐蝕性是好的,但單純的用樹脂涂覆在金屬表面上,會出現(xiàn)較嚴重的龜裂裂縫,起不到防滲漏和保護金屬的作用。在樹脂中添加一定量的玻璃纖維后,將樹脂中出現(xiàn)較嚴重龜裂的可能性轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的微小裂縫,而這些小裂縫形成一個貫串裂縫的機率是很小的,而相互間還有止裂作用,這樣可以阻止化學溶液介質(zhì)的滲透腐蝕。
玻璃鋼不僅對多種低濃度的酸、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,對于不同的腐蝕性介質(zhì),應(yīng)選擇適當?shù)臉渲筒AЮw維及其制品。關(guān)于玻璃鋼防腐,近幾年來應(yīng)用越來越普遍,顯示了防腐投資少,使用壽命長,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,來評定耐腐蝕性能好壞。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。
下表列出幾種玻璃鋼在不同濃度的酸堿溶液中的質(zhì)量變比及強度保留率。
介質(zhì) |
介質(zhì)濃度 |
期齡 |
307聚酯玻璃鋼 |
丁苯玻璃鋼 |
呋喃—環(huán)氧玻璃鋼 |
634環(huán)氧193聚酯玻璃鋼 |
DAP玻璃鋼 |
197聚酯玻璃鋼 |
聚丁二烯玻璃鋼 |
氫氧化鈉 |
5.2% |
366 |
-5.426 |
+0.5091 |
+0.7122 |
+10.85 |
+1.023 |
+9744 |
+0.531 |
氫氧化鈉 |
29.2% |
366 |
-17.21 |
+0.103 |
-0.49 |
+12.07 |
+2.301 |
+0.522 |
+0.174 |
氫氧化鈉 |
48.3% |
386 |
-8.85 |
-1.432 |
-1.28 |
-0.604 |
+8.34 |
-1.84 |
-1.78 |
硫酸 |
5.6% |
365 |
+0.472 |
-0.155 |
+4.74 |
- 0.0371 |
-0.012 |
-0.212 |
----- |
硫酸 |
28.8% |
365 |
+5.855 |
+1.199 |
+17.38 |
+0.032 |
+1.795 |
+1.217 |
+4.338 |
硫酸 |
48.3% |
365 |
+1.565 |
+0.115 |
+6.193 |
+0.321 |
+0.434 |
+0.339 |
+0.428 |
鹽酸 |
4.7% |
365 |
-0.6762 |
-3.350 |
+3.987 |
+0.044 |
-0.7414 |
-2.083 |
----- |
鹽酸 |
15.2% |
365 |
-6.254 |
-6.74 |
+0.7428 |
+3.878 |
-8.371 |
-7.211 |
----- |
聚酯玻璃鋼在酸堿等介質(zhì)中彎曲強度保留率( %)
樹脂牌號 |
|
191# |
189# |
196# |
197# |
198# |
199# |
原始強度(MPa ) |
|
259 |
267 |
278 |
295 |
337 |
290 |
氫氧化鋼 |
5% |
8.75 |
5.96 |
12.10 |
20.30 |
6.24 |
27.10 |
氫氧化鋼 |
30% |
---- |
----- |
----- |
----- |
----- |
22.60 |
硫酸 |
5% |
50.6 |
55.5 |
45.5 |
43.4 |
47.0 |
69.8 |
硫酸 |
30% |
58.5 |
45.1 |
----- |
38.6 |
40.0 |
64.5 |
鹽酸 |
5% |
70.5 |
55.3 |
68.5 |
46.8 |
49.2 |
69.8 |
鹽酸 |
30% |
50.6 |
45.2 |
45.0 |
39.7 |
28.1 |
71.0 |
硝酸 |
5% |
69.8 |
50.3 |
59.5 |
56.2 |
52.2 |
75.0 |
硝酸 |
30% |
57 |
40.2 |
53 |
39.6 |
36.6 |
64.6 |
苯 |
|
21.9 |
24.4 |
21 |
28.8 |
55.2 |
88 |
變壓器油 |
|
81.5 |
74 |
75.1 |
66.5 |
69.4 |
84.8 |
汽油 |
|
85.5 |
75.7 |
74.8 |
79.6 |
74.0 |
89.6 |
*浸泡時間為一年.
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