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。 玻璃鋼與幾種金屬的密度、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 〔KJ(Kg·K)〕 導熱系數(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構物,要用阻燃樹脂或加阻燃劑,因此在使用玻璃鋼時,應充分注意。 一般玻璃鋼不能在高溫下長期使用。如聚酯玻璃鋼在40℃~45℃以上,環(huán)氧玻璃鋼在60℃以上,強度開始下降。 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*""%以上持續(xù)工作,就會遭到破壞。 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),應選擇適當?shù)臉渲筒AЮw維及其制品。關于玻璃鋼防腐,近幾年來應用越來越普遍,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。