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玻璃鋼的基本性能
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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1.7~2.0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普通碳鋼,而且可達(dá)到和超過某些特殊合金鋼的水平。
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,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(jī)中,如12.5萬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。
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(hù)火箭、導(dǎo)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。
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(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30%;壓縮強(qiáng)度下降最多,波動也最大,一般為25%~30%。
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40℃~50℃以上,環(huán)氧玻璃鋼在60℃以上,強(qiáng)度開始下降。
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200~300℃以內(nèi),遠(yuǎn)較金屬的長期使用溫度為低。
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(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)境下要用專門的樹脂和配方,例如在100℃長期使用,就要采用耐高溫配方,用專門的工藝條件成型才行、否則玻璃鋼在長期100℃以上持續(xù)工作,就會遭到破壞。
六、玻璃鋼的化學(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⒂偷冉橘|(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(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(hù)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(yán)重的龜裂裂縫,起不到防滲漏和保護(hù)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(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。