玻璃钢复合材料的性能对比
玻璃钢复合材料

玻璃钢复合材料
玻璃钢复合材料,又称玻璃纤维增强塑料,是一种由玻璃纤维和树脂组成的复
合材料。
它具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和电气绝缘性能,因此在船舶、化工、建筑等领域得到广泛应用。
首先,玻璃钢复合材料具有优异的机械性能。
玻璃纤维是一种高强度、高模量
的材料,通过与树脂的复合,可以制成强度高、刚度大的复合材料制品。
这使得玻璃钢复合材料在船舶制造、风力发电、汽车制造等领域有着广泛的应用,能够满足复杂工程结构的要求。
其次,玻璃钢复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
由于玻璃纤维和树脂都具有优
秀的耐腐蚀性能,因此制成的复合材料具有出色的耐腐蚀性能。
这使得玻璃钢复合材料在化工设备、污水处理设备等领域得到广泛应用,能够有效地延长设备的使用寿命,降低维护成本。
此外,玻璃钢复合材料还具有优异的电气绝缘性能。
玻璃纤维是一种优良的绝
缘材料,通过树脂的固化,可以制成具有优异电气绝缘性能的复合材料制品。
这使得玻璃钢复合材料在电力设备、电子设备等领域得到广泛应用,能够有效地保护设备和人员的安全。
综上所述,玻璃钢复合材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和电气绝缘性能,因此在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和材料工艺的不断改进,相信玻璃钢复合材料将会在未来发展中发挥越来越重要的作用。
【精品】玻璃钢复合材料

为了能制造出高质量的模具以及鉴于目前国内制造模具的技术水平和质量,现对制造模具的过程做如下阐述,供大家参考。
一、制造模具的条件1、环境条件温度:在制造阳模和阴模的全过程应始终保持同一环境温度,即21~28℃。
湿度:湿度对胶衣和树脂的固化影响很大,理想的湿度范围为40~60,若制造模具时相对湿度超过65,应等待至合适的生产条件再施工,尤其南方及沿海地区,湿度比较大,更应该慎重。
2、洁净的车间在一个肮脏环境中是不能制造出高质量的模具,阴、阳模的制造区应高度清洁,必须比制品生产区有更高的维护管理标准,所以,在模具制造伊始,就应提前作好模具制造区的除尘与清洁工作。
3、洁净的压缩空气纯净、干燥的气源供给是制造高品质模具的另一要素.若风管中空气带有少量的水或油,则模具胶衣表面就会出现大量针孔和麻点,为此要付出大量的劳动力进行修补,这样,模具的质量将受到很大的影响。
空压机需要安置在良好的环境中,并为其配备有效的空气干燥器和油水分离器。
4、原辅材料的选用选用优质的原辅材料,是制造高品质模具的重要条件。
用于制造模具的原辅材料成本对于总成本来说只占很小的百分比,不能试图节约而使用产品树脂或已过贮存期的材料和劣质材料.5、制定合理的制模时间表安排适宜的制模时间表是制造好模具的因素之一.不管是采用传统的铺层方法,还是选用新的低收缩系统,所需求的时间均由这些原辅材料的化学特性决定的,企图走捷径或加速工艺,都将对模具的质量产生不良的影响。
二、模具胶衣的喷涂模具胶衣的操作过程是模具制造中至关重要的一步,甚至可以想象模具胶衣就是整个模具,所有的后铺层及结构骨架都是为模具表面胶衣层服务的。
模具胶衣比一般产品胶衣需要更高的使用和固化条件。
高质量的模具表面要求十分精密的模具胶衣操作及混合过程。
1、设备采用喷射设备涂敷模具胶衣是模具制造工艺中一个重要环节。
适宜的喷射压力对避免多孔和胶衣流挂、胶衣分色等现象有重要影响。
我们目前使用的871喷枪,在喷枪壶里,固化剂通过手动混合,保证了准确的比例,但喷枪喷出的扇形混合物的分布产生一非常细的雾化效果,喷涂的速度比泵送系统慢,其工作时间受到原料凝胶时间的限制。
玻璃钢管材优缺点

玻璃钢管的优点1、绝缘、防酸、碱、盐等腐蚀,抗静电,不生锈,不易老化,使用寿命中长达50年以上。
2、非磁性、无电腐蚀,防水性能好,可在潮湿环境或水中长期使用而不变质。
3、强度高、是同等原度PE管6倍以上,重量轻,内壁光滑,电缆穿孔时摩擦系数小,不操作电缆。
4、耐热、防冻、防火、属阻燃型。
能在-35~139摄氏度的温度下长期使用,遇火不燃烧。
5、弯曲弹性模量好,抗冲击力强,解决了金属管易腐烂、无扭曲弹性的缺点。
6、电缆过桥、过河时,使用玻璃钢导管更为经济、适宜。
7、施工、安装极为简便,不必扎钢筋、浇注混凝土。
1 、耐腐蚀性好,对水质无影响。
玻璃钢管道能抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的侵蚀。
比传统管材的使用寿命长,其设计使用寿命一般为50 年以上。
对夹砂玻璃钢{TodayHot}管道而言,更多的是在市政、城市输配管网方面的应用,由于其具有无毒、无锈、无味、对水质无二次污染、无需防腐、使用寿命大大延长、安装简便等优点,因此,受到了给排水行业的欢迎。
2 、防污抗蛀。
不饱和聚酯树脂的表面洁净光滑,不会被海洋或污水中的甲贝、菌类等微生物站污蛀附,以致增大糙率;减少过水断面,增加维护费用。
玻璃钢管道无这些污染,长期使用洁净如初。
同时由于其内壁光滑,且有优异的抗蚀性能,不会产生水垢和微生物的滋生,有效保证水质,保持水阻的稳定。
而传统管材还存在日后水阻增大和表面结垢的现象。
3 、耐热性、抗冻性好。
在一30 ℃状态下,仍具有良好{HotTag}的韧性和极高的强度,可在一50 ℃-80 ℃的范围内长期使用,采用特殊配方的树脂还可在11O ℃以上的温,及工作。
4 、自重轻、强度高,运输安装方便。
采用纤维缠绕生严的夹砂玻璃钢管道,其比重在 1.65-2.0 ,只有钢的 1 /4 ,但玻璃钢管的环向拉伸强度为180 -300MPa ,轴向拉伸强度为60 -15OMPa ,近似合金钢。
复合材料玻璃钢

复合材料玻璃钢
复合材料玻璃钢,是指将玻璃纤维布与树脂按一定的比例混合,再经过成型、固化等工艺制成的一种材料。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于船舶、化工、建筑等领域。
复合材料玻璃钢的轻质是指其相对于金属材料来说,具有较小的密度,因此重量较轻。
这一特点使得玻璃钢制品在选择材料时更加灵活,既能减轻设备的负载,又能提高运输效益。
而且,玻璃钢的轻质性能在工程施工过程中也有很大的优势,减轻了搬运工作的困难,提高了效率。
复合材料玻璃钢的高强度是指其相对于一般材料而言,具有更高的抗拉强度和抗压强度。
这种高强度的特点使得玻璃钢制品在使用过程中不易变形,具有较高的载荷能力。
与此同时,玻璃钢具有较好的耐冲击性能,即使在极端条件下的冲击载荷下,也能保持稳定的结构,不易破损。
复合材料玻璃钢的耐腐蚀性是指其相对于金属材料而言,具有更好的耐腐蚀能力。
这一特点使得玻璃钢制品能够在一些特殊的工作环境下长时间使用,而不会因腐蚀而损坏。
例如,在化工行业中,玻璃钢制品常被用于储罐、管道等设备,可以很好地解决一些特殊介质的腐蚀问题,提高设备的使用寿命。
综上所述,复合材料玻璃钢具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,广泛应用于船舶、化工、建筑等领域。
在未来的发展中,人们对玻璃钢的研究和应用将会更加深入,为各行各业提供更多的选择和可能性。
玻璃钢复合材料GFRP

玻璃钢复合材料 GFRP 在游艇船舶上的应用在工业部门中,船舶是复合材料(composite material, 简称CM )应用最多的领域之一。
目前船舶中用量最大、范围最广的复合材料是玻璃纤维增强塑料,即玻璃钢(glass fiber reinforced plastics, 简称GFRP )。
船用GFRP 具有下列优点:(1) 质轻、高强。
(2) 耐腐蚀,抗海生物附着。
(3) 无磁性。
(4) 介电性和微波穿透性好。
(5) 能吸收高能量,冲击韧性好。
(6) 导热系数低,隔热性好。
(7) 船体表面能达到镜面光滑,并可具有各种色彩。
(8) 可设计性好。
(9) 整体性好,船体无接缝和缝隙。
(10) 成型简便,批量生产性特别好。
(11) 维修保养方便,全寿命期的经济性能好。
由于GFRP 具有传统造船材料所无法比拟的优点,故倍受造船界的重视。
经多年的开发应用,已成为一种重要的船用材料。
但因其弹性模量低和受成型技术等的限制,尚不能建造太大的舰船,加之价格较贵,故在整个造船工业中的用量比钢材少。
自40 年代中期第一艘GFRP 船问世以来,世界各国相继开始研制各种GFRP 船舶,25 年间CM 船舶开发的业绩超过了钢质船舶近一个世纪的发展历程,尤其是美、英、日、意等国迄今仍保持强劲的势头。
美国的GFRP 造船量居世界首位;日本1993 年GFRP 渔船的数量已超过32 万艘,GFRP 游艇则超过了20 万艘;据统计英国20 米以下的船有80 %是采用GFRP 制造,而且还批量建造了世界上最大的GFRP 反水雷舰;意大利和瑞典也分别建成了各具特色的新颖硬壳式和夹层结构的大型GFRP 猎扫雷舰。
中国从1958 年开始试制GFRP 船,迄今也已制造了数以万计的各种GFRP 船艇。
下面对一些主要国家GFRP 船艇产品的研制和开发情况作一概述。
美国是使用CM 最早和最多的国家,40 年代初就宣告GFRP 研制成功。
1946 年美国海军建成了长米的世界第一艘聚酯GFRP 艇,拉开了CM 造船的序幕。
玻璃钢复合材料的性能对比

复合材料聚合物的性能对比聚合物复合材料的性能解释1.1 拉伸性能拉伸性能包括拉伸强度,弹性模量、泊松比、断裂伸长率等;对于如高压容器、高压管、叶片等产品,必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能,才能进行产品设计及检验;对于不同的聚合物复合材料,拉伸性能试验方法是不同;对于普通的,用国标GB/T1447进行测试;对于缠绕成型的,用国标GB/T1458进行测试;对于定向纤维增强的,用国标GB/T33541进行测试;对于拉挤成型的,用国标GB/T13096-1进行测试;使用最多的是GB/T1447;国标GB/T1447,对于不同成型工艺复合材料,又规定不同形状的拉伸试样,有带R型、直条型及哑铃型;使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试样破坏;用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度;从测出的应力----应变曲线的直线段的斜率则为弹性模量,试样横向应变与纵向应变比为泊松比;破坏时的应变称为断裂伸长率;单位面积上的力,称为应力,通常用MPa兆帕表示,1MPa相当于1N/mm2的应力;应变是单位长度的伸长量,是没有量刚单位的;不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样,以玻璃纤维增强的玻璃钢为例:1:1玻璃钢,拉伸强度为200-250MPa,弹性模量为10-16GPa;4:1玻璃钢,拉伸强度为250-350MPa,弹性模量为15-22GPa;单向纤维的玻璃钢如缠绕,拉伸强度大于800MPa,弹性模量大于24GPa;SMC材料,拉伸强度为40-80MPa,弹性模量为5-8GPa;DMC材料,拉伸强度为20-60MPa,弹性模量为4-6GPa;弯曲性能一般产品普遍存在弯曲载荷,弯曲性能是很重要的,同时,往往用弯曲性能来进行原材料,成型工艺参数,产品使用条件因素等的选择;弯曲性能,一般采用国标GB/T1449进行测试;对于拉挤材料,用国标GB/进行测试;对于单向纤维增强的,用国标GB/T3356进行测试;测试弯曲性能的试样一般是矩形截面积的长条,简称为矩形梁;采用当中加载的三点弯曲法;梁的横截面的上表面承压缩应力,梁下表面承受拉伸应力,横截面积上还要承受剪切应力,中性层剪应力最大,因此梁所承受弯曲时,其应力状态是很复杂的,破坏形式也是多种的;原材料品种、性能及成型工艺参数对弯曲性能很敏感,试验方法和试样尺寸同样也很敏感,为了达到材料弯曲破坏,国标对试样的跨跨度或支距高试样厚度比l/h有一定要求,一般要求l/h≥16,对于单向纤维增强的材料,要求l/h≥32;由于弯曲性能的复杂性及对各因素的敏感性,对于上述不同材料的弯曲性能,或大于节中拉伸性能,或小于节中的拉伸性能;在正常成型工艺情况下,一般弯曲强度略大于拉伸强度,弯曲弹性模量略小于拉伸弹性模量;1.3 压缩性能增强纤维或织物,只能承受很大的拉伸力,其本身很柔软,是不能承受压缩力的,当聚合物复合材料承受压缩载荷时,是靠聚合物基体把增强纤维或织物粘结成整体时才能承受;因此,聚合物复合材料的压缩性能与聚合物的品种、性能、成型工艺、二者的界面等的关系很密切,同一种复合材料的压缩性能变化也很大;一般高温高压成型的压缩性能要高,有的甚至于高于拉伸性能;一般情况弹性模量,压缩的与拉伸的相差的极小,压缩强度略比拉伸强度低,特别是室温固化,成型工艺质量欠佳的材料,压缩强度要比拉伸强度低得多;压缩性能,一般用国标GB/T1448进行测试;标准试样为30×10×10mm棱型或35×10×10mm园柱型;要求两端面相互平行,不平行度应小于试样高度的%,否则,试验本身对测试结果也有不良影响;当产品的壁厚较薄时,不能按GB/T1448进行测试,应用GB/T5258测试,试样厚度可以按产品实际厚度,这个试验方法的夹具是比较先进、科学的;1.4 剪切性能由于聚合物复合材料的层状结构特点,产品在使用中,在不同受力条件下,在不同部位存在三种剪切性能,为面内剪切,层间剪切和断纹剪切;如工字梁腹板,在工字梁承受弯曲时,腹板就是承受面内剪切;对于面内剪切性能,用国标GB/T3355进行测试;该方法用45°方向的拉伸试验测出复合材料纵横剪切性能,包括剪切强度和剪切模量;试验方法与普通拉伸性能一样,仅要测出纵向和横向变形,如同拉伸试验测泊松比一样;计算公式不一样,计算结果是纵横剪切强度和模量;对于层间剪切性能,有两个测试方法:①国标GB/;②国标GB/T3357;方法①要求试样较厚为15mm,要特制试样,往往与产品实际情况有别差;方法②可以按产品实际厚度取样,较方便,但对于较接近各向同性,或层间剪切强度较大的,唯以测准;方法①②仅只能侧出层间强度;要测出层间剪切模量可以参考GB/T1456的原理进行测试,已有大量试验说明,此原理可以测出复合材料的的层间剪切模量;对于拉挤材料,可以用GB/和测出剪切强度;用国标B/测出来的是复合材料断纹剪切强度;纵横剪切强度为40-80MPa,纵横剪切模量为2-4MPa;层间剪切强度为10-50MPa,剪切模量为GPa;断纹剪切强度为80-100MPa;冲击性能当产品经受动载荷时、需要材料的冲击强度韧性性能指标,冲击强度高低也说明材料的韧性性能,是选材的性能指标之一;冲击强度用国标GB/T1451进行测试;国标规定标准试样尺寸,当试样尺寸,特别是试样厚度小于标准尺寸时,测出来的冲击强度要偏小;冲击强度除与材料品种、性能有关外,还与试样厚度有关,一般试样厚,测出来的冲击强度高;一般情况下,冲击强度为:1:1玻璃钢,100-300kJ/m2;4:1玻璃钢,200-600kJ/m2;SMC,20-60KJ/m2;DMC,10-30KJ/m2;拉挤材料,300-650KJ/m2;1.8 性能的方向性纤维增强复合材料,其力学性能有较明显的方向性、拉伸强度、模量,弯曲强度、模量,压缩强度、模量沿纤维方向的最大,与纤维方向成45°方向的最小,拉伸性能最为明显,无压成型的压缩性能,方向性程度要低一些;面内剪切强度、模量、泊松比、冲击强度,与上相反,45°方向最大;可以利用这一特点,设计出最优的复合材料产品;2、基本理化性能2.1 密度聚合物复合材料轻质是指密度小,为g/cm3,是金属的1/4-1/5;用国标GB/T1463进行测试.常用聚合物复合材料制成夹层结构的蜂窝,密度为,泡沫塑料密度为;2.2 巴氏硬度聚合物复合材料的硬度指标不同于金属,是用巴柯尔硬度计测试,国标GB/T3854;巴氏硬度除与原材料品种、性能有关外,更与成型工艺、固化程度有关,一般用巴氏硬度来控制产品制造过程;一般巴氏硬度为30-60,玻璃的巴氏硬度为100;2.3 固化度固化度是指聚合物树脂的固化程度,用树脂不可溶分含量的试验方法,国标GB/T2576来测试,一般产品要求固化度≥80%,对于高温固化产品,要求≥90%;2.4 树脂含量树脂含量的大小直接影响产品的力学性能和理化性能;用测出树脂含量的方法可以直接检验产品的成型工艺是否符合产品的设计要求及均匀性,用国标GB/T2577进行测试;2.5 负荷热变形温度试样在一定负荷下受热变形到一定指标的温度,称为负荷热变形温度,用国标GB/T1634-2进行测试,此性能直接反映聚合物树脂的耐热性能,不同聚合物复合材料,其负荷热变形温度差别很大,低的为100℃,高的可达300℃以上;测出此性能指标,可供产品在什么样温度条件下使用时参考;2.6 热导率聚合物复合材料的热导率是比较小的,为W/Km,属绝热材料,用国标GB/T3139进行测试;2.7 电阻率聚合物复合材料的电阻率是比较高的,属于电绝缘材料,同时又是非磁性材料,体积电阻率,表面电阻率依次为1012-15Ωcm,1011-14Ω,与聚合物树脂的品种有关系;环氧类型的电阻率要更高一些;2.8 线热膨胀系数线热膨胀系数与聚合物树脂品种关系很大,聚酯类的线膨胀系数大,环氧、酚醛类的小;同时与纤维方向织物经纬比也很有关系,一般纤维方向线热膨胀系数小;在×10-6范围;当然,这是指玻璃纤维增强的复合材料,当采用碳纤维时,可以制零热膨胀系数,甚至于是负热膨胀系数的材料,在精密仪器上得到广用;2.9 吸水性在保证产品质量情况下制成的聚合物复合材料的吸水率,一般≤1%,用国标GB/T1462测试;复合材料吸水性能的另一个指标是耐水性,把复合材料放在水中一定时间后,其强度主要指弯曲强度的变化,这有两个测试方法:①GB/T2575,是用常温水浸试样;②GB/T10703,是用60-100℃水浸试样,属耐水性加速试验方法;3、特殊性能聚合物复合材料在常温下就有蠕变,承受拉伸时,蠕变小,承受弯曲和剪切时,蠕变大,测试方法国标为GB/T6059;持久强度较为破坏强度的40-50%;聚合物复合材料的疲劳性能,与受力状态、树脂品种、纤维方向、成型工艺、循环次数等关系密切;若循环到5×106次时,疲劳强度约为静态强度的25-30%;试验方法国标为GB/T16779;聚合物复合材料的高低性能取决于聚合物种类,目前已有耐350℃以上的耐高温聚合物;在低温下,其性能反而提高,温度越低,强度越高,包括冲击韧性也一样,一般提高20%-30%;这是优于普通热塑性塑料之处;测试方法为GB/T9979;不同聚合物复合材料有不同耐化学腐蚀性能必须根据具体介质选用复合材料;测试方法为GB/T3857;一般聚合物复合材料是不阻燃,必须加阻燃剂,按产品设计要求加不同阻燃剂及含量,达到一定的氧指数,指标等;测试方法为GB/T8294;。
frp是什么材料

frp是什么材料
Frp是什么材料?
Frp,全称为玻璃钢复合材料,是一种由玻璃纤维和树脂组成的复合材料。
玻璃纤维具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,而树脂则起到粘合和保护玻璃纤维的作用。
因此,Frp具有轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘等优点,被广泛应用于建筑、船舶、汽车、航空航天、电力等领域。
首先,Frp具有轻质的特点。
玻璃纤维是一种轻质、高强度的材料,而且树脂的密度也比较小,因此Frp的密度相对较低。
这使得Frp制品在保证强度的同时,能够减轻自身重量,提高使用效率,降低能耗。
其次,Frp具有优异的机械性能。
玻璃纤维具有很高的拉伸强度和模量,使得Frp制品具有很好的抗拉、抗弯和抗冲击性能。
同时,Frp还具有很好的疲劳性能和耐磨性,能够满足不同领域对材料性能的要求。
另外,Frp具有良好的耐腐蚀性能。
玻璃纤维是无机非金属材料,不会受到化学介质的侵蚀,而且树脂具有很好的耐化学腐蚀性,使得Frp能够在酸、碱、盐等腐蚀介质中长期稳定使用,具有很好的耐候性。
此外,Frp还具有良好的绝缘性能。
由于玻璃纤维是绝缘材料,而且树脂也具有很好的绝缘性能,因此Frp制品具有很好的绝缘性能,能够在电力、电子等领域得到广泛应用。
总的来说,Frp是一种优异的复合材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘等优点,被广泛应用于建筑、船舶、汽车、航空航天、电力等领域。
随着技术的不断进步,Frp的性能和应用范围将会得到进一步拓展,为人们的生产生活带来更多便利和可能。
高强度玻璃钢制品的材料性能研究

高强度玻璃钢制品的材料性能研究随着现代技术的快速发展,玻璃钢制品越来越得到人们的关注和重视,成为很多领域的重要材料之一。
高强度玻璃钢制品在国家经济和社会发展中发挥着重要的作用,特别是在化工、船舶、环境工程等领域中,得到了广泛的应用。
本文主要讨论高强度玻璃钢制品的材料性能研究。
一、高强度玻璃钢制品的特点高强度玻璃钢制品是一种新型的高分子复合材料,由玻璃纤维及其产物以及聚酯树脂或环氧树脂等组成。
它具有以下特点:1. 高强度:高强度玻璃钢制品的强度比传统钢材高出3倍以上,抗拉强度能达到2000Mpa以上。
2. 轻质:据统计,高强度玻璃钢制品的比重为钢材的1/4左右,因此,它的重量轻,易于搬运和安装。
3. 耐腐蚀:高强度玻璃钢制品的树脂部分具有良好的耐腐蚀性,可以在酸、碱、盐、水等各种介质中使用,尤其是在恶劣环境下,更能发挥其性能。
4. 绝缘性能好:高强度玻璃钢制品的绝缘性能好,可以有效地避免电器设备产生火灾等事故。
5. 环保:高强度玻璃钢制品采用无机无毒的玻璃纤维及其产物和有机树脂进行复合制造,不会造成环境污染。
二、1.力学性能高强度玻璃钢制品的力学性能通常由抗拉强度、抗压强度、弯曲强度、切割强度等方面来进行检测和评估。
其中,抗拉强度是最重要的力学性能之一,它代表了高强度玻璃钢制品的最大承载能力。
目前,已经有不少研究团队在对高强度玻璃钢的力学性能进行研究,并取得了一定的成果。
2. 耐腐蚀性能高强度玻璃钢制品在恶劣的气候和环境下长期使用,需要具有良好的耐腐蚀性能。
一般来说,高强度玻璃钢制品的耐腐蚀性能可以通过实验室浸泡试验、风洞试验等方式进行测试。
研究表明,合适的树脂配方和玻璃纤维含量可以有效提高高强度玻璃钢的耐腐蚀性能。
3. 热性能玻璃钢制品在高温环境下的性能也是研究的热点之一。
高强度玻璃钢制品的树脂部分通常是聚酯树脂或环氧树脂,在高温环境下容易变软或熔融,牢度降低。
因此,在研究高强度玻璃钢制品的热性能时,需要对它的承载力、弯曲强度等性能进行实验,并找出适当的材料组合和结构设计来提高其耐高温性能。
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复合材料聚合物的性能对比聚合物复合材料的性能解释1. 1 拉伸性能拉伸性能包括拉伸强度,弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。
对于如高压容器、高压管、叶片等产品,必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能,才能进行产品设计及检验。
对于不同的聚合物复合材料,拉伸性能试验方法是不同。
对于普通的,用国标 GB/T1447 进行测试;对于缠绕成型的,用国标 GB/T1458 进行测试;对于定向纤维增强的,用国标 GB/T33541 进行测试;对于拉挤成型的,用国标GB/T13096-1 进行测试。
使用最多的是 GB/T1447 。
国标 GB/T1447 ,对于不同成型工艺复合材料,又规定不同形状的拉伸试样,有带 R 型、直条型及哑铃型。
使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试样破坏。
用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。
从测出的应力--------------------------- 应变曲线的直线段的斜率则为弹性模量,试样横向应变与纵向应变比为泊松比。
破坏时的应变称为断裂伸长率。
单位面积上的力,称为应力,通常用 MPa (兆帕)表示, 1MPa 相当于 1N/mm2 的应力。
应变是单位长度的伸长量,是没有量刚(单位)的。
不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样,以玻璃纤维增强的玻璃钢为例:1:1 玻璃钢,拉伸强度为(200-250 )MPa ,弹性模量为(10-16 )GPa;4:1 玻璃钢,拉伸强度为(250-350 )MPa ,弹性模量为(15-22 )GPa ;单向纤维的玻璃钢(如缠绕),拉伸强度大于800MPa ,弹性模量大于 24GPa ;SMC 材料,拉伸强度为( 40-80 ) MPa ,弹性模量为( 5-8 )GPa ;DMC 材料,拉伸强度为( 20-60 ) MPa ,弹性模量为( 4-6 )GPa。
1.2 弯曲性能一般产品普遍存在弯曲载荷,弯曲性能是很重要的,同时,往往用弯曲性能来进行原材料,成型工艺参数,产品使用条件因素等的选择。
弯曲性能,一般采用国标 GB/T1449 进行测试;对于拉挤材料,用国标 GB/T13096.2 进行测试;对于单向纤维增强的,用国标 GB/T3356 进行测试。
测试弯曲性能的试样一般是矩形截面积的长条,简称为矩形梁。
采用当中加载的三点弯曲法。
梁的横截面的上表面承压缩应力,梁下表面承受拉伸应力,横截面积上还要承受剪切应力,中性层剪应力最大,因此梁所承受弯曲时,其应力状态是很复杂的,破坏形式也是多种的。
原材料品种、性能及成型工艺参数对弯曲性能很敏感,试验方法和试样尺寸同样也很敏感,为了达到材料弯曲破坏,国标对试样的跨(跨度或支距)高(试样厚度)比( l/h )有一定要求,一般要求 l/h >16,对于单向纤维增强的材料,要求l/h >32。
由于弯曲性能的复杂性及对各因素的敏感性,对于上述不同材料的弯曲性能,或大于 1.1 节中拉伸性能,或小于 1.1 节中的拉伸性能。
在正常成型工艺情况下,一般弯曲强度略大于拉伸强度,弯曲弹性模量略小于拉伸弹性模量。
1. 3 压缩性能增强纤维或织物,只能承受很大的拉伸力,其本身很柔软,是不能承受压缩力的,当聚合物复合材料承受压缩载荷时,是靠聚合物基体把增强纤维或织物粘结成整体时才能承受。
因此,聚合物复合材料的压缩性能与聚合物的品种、性能、成型工艺、二者的界面等的关系很密切,同一种复合材料的压缩性能变化也很大。
一般高温高压成型的压缩性能要高,有的甚至于高于拉伸性能。
一般情况弹性模量,压缩的与拉伸的相差的极小,压缩强度略比拉伸强度低,特别是室温固化,成型工艺质量欠佳的材料,压缩强度要比拉伸强度低得多。
压缩性能,一般用国标GB/T1448 进行测试。
标准试样为 30 X 10 X 10 (mm )棱型或35 X 10 X 10 (mm )园柱型。
要求两端面相互平行,不平行度应小于试样高度的 0.1% ,否则,试验本身对测试结果也有不良影响。
当产品的壁厚较薄时,不能按 GB/T1448 进行测试,应用 GB/T5258 测试,试样厚度可以按产品实际厚度,这个试验方法的夹具是比较先进、科学的。
1 . 4 剪切性能由于聚合物复合材料的层状结构特点,产品在使用中,在不同受力条件下,在不同部位存在三种剪切性能,为面内剪切,层间剪切和断纹剪切。
如工字梁腹板,在工字梁承受弯曲时,腹板就是承受面内剪切。
对于面内剪切性能,用国标 GB/T3355 进行测试。
该方法用 45 °方向的拉伸试验测出复合材料纵横剪切性能,包括剪切强度和剪切模量。
试验方法与普通拉伸性能一样,仅要测出纵向和横向变形,如同拉伸试验测泊松比一样。
计算公式不一样,计算结果是纵横剪切强度和模量。
对于层间剪切性能,有两个测试方法:①国标GB/T1450.1 ;②国标GB/T3357 。
方法①要求试样较厚为15mm,要特制试样,往往与产品实际情况有别差。
方法②可以按产品实际厚度取样,较方便,但对于较接近各向同性,或层间剪切强度较大的,唯以测准。
方法①②仅只能侧出层间强度。
要测出层间剪切模量可以参考 GB/T1456 的原理进行测试,已有大量试验说明,此原理可以测出复合材料的的层间剪切模量。
对于拉挤材料,可以用 GB/T13096.3 和 13096.4 测出剪切强度。
用国标 B/T1450.2 测出来的是复合材料断纹剪切强度。
纵横剪切强度为(40-80 ) MPa,纵横剪切模量为(2-4 ) MPa ;层间剪切强度为(10-50 ) MPa,剪切模量为(0.2-2 ) GPa ;断纹剪切强度为(80-100 ) MPa。
1.7 冲击性能当产品经受动载荷时、需要材料的冲击强度(韧性)性能指标 ,冲击强度高低也说明材料的韧性性能 ,是选材的性能指标之一。
冲击强度用国标GB/T1451 进行测试。
国标规定标准试样尺寸,当试样尺寸,特别是试样厚度小于标准尺寸时,测出来的冲击强度要偏小。
冲击强度除与材料品种、性能有关外,还与试样厚度有关,一般试样厚,测出来的冲击强度高。
一般情况下,冲击强度为:1:1 玻璃钢,( 100-300 )kJ/m2 ;4 :1 玻璃钢,(200-600 )kJ/m2 ;SMC ,( 20-60 )KJ/m2 ;DMC ,(10-30 )KJ/m2 ;拉挤材料, (300-650 ) KJ/m2 。
1. 8 性能的方向性纤维增强复合材料,其力学性能有较明显的方向性、拉伸强度、模量,弯曲强度、模量,压缩强度、模量沿纤维方向的最大,与纤维方向成 45 °方向的最小,拉伸性能最为明显,无压成型的压缩性能,方向性程度要低一些。
面内剪切强度、模量、泊松比、冲击强度,与上相反, 45 °方向最大。
可以利用这一特点,设计出最优的复合材料产品。
2、基本理化性能2. 1 密度聚合物复合材料轻质是指密度小,为( 1.5-2.0 ) g/cm3, 是金属的 1/4-1/5 。
用国标 GB/T1463 进行测试.常用聚合物复合材料制成夹层结构的蜂窝 ,密度为 (0.03-0.16)g/cm3 ,泡沫塑料密度为 (0.025-0.20)g/cm3 。
2. 2 巴氏硬度聚合物复合材料的硬度指标不同于金属,是用巴柯尔硬度计测试,国标 GB/T3854 。
巴氏硬度除与原材料品种、性能有关外,更与成型工艺、固化程度有关,一般用巴氏硬度来控制产品制造过程。
一般巴氏硬度为 30-60 ,玻璃的巴氏硬度为 100 。
2. 3 固化度固化度是指聚合物(树脂)的固化程度,用树脂不可溶分含量的试验方法,国标 GB/T2576 来测试,一般产品要求固化度》80%,对于高温固化产品,要求》 90%。
2. 4 树脂含量树脂含量的大小直接影响产品的力学性能和理化性能。
用测出树脂含量的方法可以直接检验产品的成型工艺是否符合产品的设计要求及均匀性,用国标 GB/T2577 进行测试。
2. 5 负荷热变形温度试样在一定负荷( 1.82MPa )下受热变形到一定指标的温度,称为负荷热变形温度,用国标GB/T1634-2 进行测试,此性能直接反映聚合物(树脂)的耐热性能,不同聚合物复合材料,其负荷热变形温度差别很大,低的为 100 'C,高的可达300 'C以上。
测出此性能指标,可供产品在什么样温度条件下使用时参考。
2. 6 热导率聚合物复合材料的热导率是比较小的,为( 0.28-0.40 )W/Km ,属绝热材料,用国标 GB/T3139进行测试。
2. 7 电阻率聚合物复合材料的电阻率是比较高的,属于电绝缘材料,同时又是非磁性材料,体积电阻率,表面电阻率依次为1012-15 Q ?cm , 1011-14 Q,与聚合物(树脂)的品种有关系。
环氧类型的电阻率要更高一些。
—\O2 . 8 线热膨胀系数线热膨胀系数与聚合物(树脂)品种关系很大,聚酯类的线膨胀系数大,环氧、酚醛类的小。
同时与纤维方向织物经纬比也很有关系,一般纤维方向线热膨胀系数小。
在( 6.7-30 )X 10-6范围。
当然,这是指玻璃纤维增强的复合材料,当采用碳纤维时,可以制零热膨胀系数,甚至于是负热膨胀系数的材料, 在精密仪器上得到广用。
2.9 吸水性在保证产品质量情况下制成的聚合物复合材料的吸水率,一般W 1%,用国标GB/T1462 测试。
复合材料吸水性能的另一个指标是耐水性,把复合材料放在水中一定时间后,其强度(主要指弯曲强度)的变化,这有两个测试方法:①GB/T2575 ,是用常温水浸试样。
②GB/T10703 ,是用(60-100 )C水浸试样,属耐水性加速试验方法。
3 、特殊性能聚合物复合材料在常温下就有蠕变,承受拉伸时,蠕变小,承受弯曲和剪切时,蠕变大,测试方法国标为GB/T6059 。
持久强度较为破坏强度的( 40-50 ) % 。
聚合物复合材料的疲劳性能,与受力状态、树脂品种、纤维方向、成型工艺、循环次数等关系密切。
若循环到5X106 次时,疲劳强度约为静态强度的( 25-30 ) % 。
试验方法国标为 GB/T16779 。
聚合物复合材料的高低性能取决于聚合物种类,目前已有耐350 'C以上的耐高温聚合物。
在低温下,其性能反而提高,温度越低,强度越高,包括冲击韧性也一样,一般提高20%-30% 。
这是优于普通热塑性塑料之处。
测试方法为 GB/T9979 。
不同聚合物复合材料有不同耐化学腐蚀性能必须根据具体介质选用复合材料。
测试方法为 GB/T3857 。
一般聚合物复合材料是不阻燃,必须加阻燃剂,按产品设计要求加不同阻燃剂及含量,达到一定的氧指数,指标等。
测试方法为 GB/T8294 。