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玻璃钢是钢吗?玻璃钢里有玻璃成分吗?要弄清这些问题,还得从头说起.
第二次世界大战期间,迅速发展的军事工业对材料提出了越来越高的要求.例如,制造飞机的材料要求密度小而强度高;制造潜艇的材料既要耐海水腐蚀,又要能防磁,以避开鱼雷的袭击.于是,人们就设法把两种或两种以上的材料结合起来,让它们取长补短,制成兼有几种优良性能的新材料,这就是复合材料.
复合材料的出现和发展,是现代科学技术不断进步的结果,也是材料设计方面的一个突破.它综合了各种材料如纤维、树脂、橡胶、金属、陶瓷等的优点,按照需要设计,复合成为综合性能优异的新型材料.
玻璃钢其实也是一种复合材料.它和其他的复合材料一样,由两部分材料组成:一部分称为增强材料,在复合材料中起骨架作用;另一部分称为基体材料,以类热固性树脂为主,在复合材料中起粘结作用.
玻璃钢中的增强材料就是玻璃纤维.玻璃纤维是由熔融的玻璃拉成或吹成的无机纤维材料,其主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化钠等.玻璃纤维的直径一般为3~80μm,最粗也只有头发丝那样粗细.直径为10μm的玻璃纤维,抗拉强度为3600Mpa,相当于在每平方毫米的截面积上能承受3600N的拉力而不断.这种强度比高强度钢还高出2倍.
为什么拉成玻璃纤维后会有如此高的强度呢?大块玻璃强度不高,是因为其内部存在许多微裂缝、气孔和夹杂物等.如果把大块玻璃比作一块布满小洞的破布,把玻璃制成玻璃纤维就相当于把这块破布撕成许多细小的布条.我们知道,把破布随意撕成布条时总是在有洞的地方撕开,这样,撕下来的布条上小洞就减少了,就变得比破布还结实.玻璃纤维比一般玻璃强度高,甚至比钢还高,道理就在于此.
树脂材料容易成形、比重小、耐磨、耐腐蚀,但它们脆性较大.玻璃纤维的表面状态及其与基体之间的界面状况对玻璃纤维复合材料的性能有很大影响.玻璃纤维的主要成分是硅酸盐.通常玻璃纤维与树脂的界面粘结性不好,于是人们用人工合成树脂作为基体材料,采用偶联剂涂层的方法对纤维表面进行处理.用表面处理剂处理玻璃纤维的方法,把玻璃纤维作为增强材料,复合成了现在所称的“玻璃钢”.现在大家已经知道,玻璃钢中没有金属元素,更不是铁碳合金,它只是一种复合材料.我们之所以称它为“玻璃钢”,是因为它具有钢一般的刚强性格,真可谓“不是钢,胜似钢”.
玻璃钢不是特定物质,它是一种材料使用方法.“玻璃钢材料”是在制作玻璃钢制品时,和制品一起制造出来的.也就是说,我们制作的玻璃钢制品不是用“玻璃钢材料”直接做出来.正是由于这一点,给玻璃钢的应用带来很大的优势,使玻璃钢的用法,玻璃钢制品的设计思想和观念有了更加广阔的空间.
玻璃钢制品不受特定材料性能的限制,我们就可以很自由地用玻璃钢设计各种各样的材料.例如,通过选择不同的组分材料,它可被设计成具有轻质、高强、防腐、绝缘、导电、吸波、透波、透光、耐磨、耐烧蚀等功能;通过设计不同的微观结构,它可以被设计成具有各种各样的力学性能.因此我们说玻璃钢的材料性能如同“一张白纸”,可以由你自己去画出“最新最美的性能图案”.
玻璃钢是一种树脂基复合材料,其性能的适应范围非常广泛,因此它的市场开发前景十分广阔.据有关统计资料,目前世界各国开发的玻璃钢产品的种类已达4万种左右.虽然各国均根据本国的经济发展情况,开发的方向各有侧重,但基本上均已涉及到各个工业部门.我国玻璃钢工业经过四十多年来的发展,已在国民经济各个领域中取得了成功的应用.
玻璃钢主要的应用领域,粗略概括有如下几个类别.
建筑行业:冷却塔、玻璃钢门窗、建筑结构、围护结构、室内设备及装饰件、玻璃钢平板、波形瓦、装饰板、卫生洁具及整体卫生间、桑拿浴室、冲浪浴室、建筑施工模板、储仓建筑,以及太阳能利用装置等.
化学化工行业:耐腐蚀管道、贮罐贮槽、耐腐蚀输送泵及其附件、耐腐阀门、格栅、通风设施,以及污水和废水的处理设备及其附件等.
汽车及铁路交通运输行业:汽车壳体及其他部件,全塑微型汽车,大型客车的车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏,小型客货车,以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩等;在铁路运输方面,有火车窗框、车内顶弯板、车顶水箱、厕所地板、行李车车门、车顶通风器、冷藏车门、储水箱,以及某些铁路通讯设施等;在公路建设方面,有交通路标、路牌、隔离墩、公路护栏等.
船艇及水上运输行业:内河客货船、捕渔船、气垫船、各类游艇、赛艇、高速艇、救生艇、交通艇,以及玻璃钢航标浮鼓及系船浮筒等.
电气工业及通讯工程:有灭弧设备、电缆保护管、发电机定子线圈和支撑环及锥壳、绝缘管、绝缘杆、电动机护环、高压绝缘子、标准电容器外壳、电机冷却用套管、发电机挡风板等强电设备;配电箱及配电盘、绝缘轴、玻璃钢罩等电器设备;印刷线路板、天线、雷达罩等电子工程应用.
近年来,随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高,许多民用玻璃钢产品大量地被开发,如城市雕塑、工艺美术造型、快餐桌椅、摩托车部件、玻璃钢花盆、安全帽、高级游乐设备、家用电器外壳等.
第二次世界大战期间,迅速发展的军事工业对材料提出了越来越高的要求.例如,制造飞机的材料要求密度小而强度高;制造潜艇的材料既要耐海水腐蚀,又要能防磁,以避开鱼雷的袭击.于是,人们就设法把两种或两种以上的材料结合起来,让它们取长补短,制成兼有几种优良性能的新材料,这就是复合材料.
复合材料的出现和发展,是现代科学技术不断进步的结果,也是材料设计方面的一个突破.它综合了各种材料如纤维、树脂、橡胶、金属、陶瓷等的优点,按照需要设计,复合成为综合性能优异的新型材料.
玻璃钢其实也是一种复合材料.它和其他的复合材料一样,由两部分材料组成:一部分称为增强材料,在复合材料中起骨架作用;另一部分称为基体材料,以类热固性树脂为主,在复合材料中起粘结作用.
玻璃钢中的增强材料就是玻璃纤维.玻璃纤维是由熔融的玻璃拉成或吹成的无机纤维材料,其主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化钠等.玻璃纤维的直径一般为3~80μm,最粗也只有头发丝那样粗细.直径为10μm的玻璃纤维,抗拉强度为3600Mpa,相当于在每平方毫米的截面积上能承受3600N的拉力而不断.这种强度比高强度钢还高出2倍.
为什么拉成玻璃纤维后会有如此高的强度呢?大块玻璃强度不高,是因为其内部存在许多微裂缝、气孔和夹杂物等.如果把大块玻璃比作一块布满小洞的破布,把玻璃制成玻璃纤维就相当于把这块破布撕成许多细小的布条.我们知道,把破布随意撕成布条时总是在有洞的地方撕开,这样,撕下来的布条上小洞就减少了,就变得比破布还结实.玻璃纤维比一般玻璃强度高,甚至比钢还高,道理就在于此.
树脂材料容易成形、比重小、耐磨、耐腐蚀,但它们脆性较大.玻璃纤维的表面状态及其与基体之间的界面状况对玻璃纤维复合材料的性能有很大影响.玻璃纤维的主要成分是硅酸盐.通常玻璃纤维与树脂的界面粘结性不好,于是人们用人工合成树脂作为基体材料,采用偶联剂涂层的方法对纤维表面进行处理.用表面处理剂处理玻璃纤维的方法,把玻璃纤维作为增强材料,复合成了现在所称的“玻璃钢”.现在大家已经知道,玻璃钢中没有金属元素,更不是铁碳合金,它只是一种复合材料.我们之所以称它为“玻璃钢”,是因为它具有钢一般的刚强性格,真可谓“不是钢,胜似钢”.
玻璃钢不是特定物质,它是一种材料使用方法.“玻璃钢材料”是在制作玻璃钢制品时,和制品一起制造出来的.也就是说,我们制作的玻璃钢制品不是用“玻璃钢材料”直接做出来.正是由于这一点,给玻璃钢的应用带来很大的优势,使玻璃钢的用法,玻璃钢制品的设计思想和观念有了更加广阔的空间.
玻璃钢制品不受特定材料性能的限制,我们就可以很自由地用玻璃钢设计各种各样的材料.例如,通过选择不同的组分材料,它可被设计成具有轻质、高强、防腐、绝缘、导电、吸波、透波、透光、耐磨、耐烧蚀等功能;通过设计不同的微观结构,它可以被设计成具有各种各样的力学性能.因此我们说玻璃钢的材料性能如同“一张白纸”,可以由你自己去画出“最新最美的性能图案”.
玻璃钢是一种树脂基复合材料,其性能的适应范围非常广泛,因此它的市场开发前景十分广阔.据有关统计资料,目前世界各国开发的玻璃钢产品的种类已达4万种左右.虽然各国均根据本国的经济发展情况,开发的方向各有侧重,但基本上均已涉及到各个工业部门.我国玻璃钢工业经过四十多年来的发展,已在国民经济各个领域中取得了成功的应用.
玻璃钢主要的应用领域,粗略概括有如下几个类别.
建筑行业:冷却塔、玻璃钢门窗、建筑结构、围护结构、室内设备及装饰件、玻璃钢平板、波形瓦、装饰板、卫生洁具及整体卫生间、桑拿浴室、冲浪浴室、建筑施工模板、储仓建筑,以及太阳能利用装置等.
化学化工行业:耐腐蚀管道、贮罐贮槽、耐腐蚀输送泵及其附件、耐腐阀门、格栅、通风设施,以及污水和废水的处理设备及其附件等.
汽车及铁路交通运输行业:汽车壳体及其他部件,全塑微型汽车,大型客车的车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏,小型客货车,以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩等;在铁路运输方面,有火车窗框、车内顶弯板、车顶水箱、厕所地板、行李车车门、车顶通风器、冷藏车门、储水箱,以及某些铁路通讯设施等;在公路建设方面,有交通路标、路牌、隔离墩、公路护栏等.
船艇及水上运输行业:内河客货船、捕渔船、气垫船、各类游艇、赛艇、高速艇、救生艇、交通艇,以及玻璃钢航标浮鼓及系船浮筒等.
电气工业及通讯工程:有灭弧设备、电缆保护管、发电机定子线圈和支撑环及锥壳、绝缘管、绝缘杆、电动机护环、高压绝缘子、标准电容器外壳、电机冷却用套管、发电机挡风板等强电设备;配电箱及配电盘、绝缘轴、玻璃钢罩等电器设备;印刷线路板、天线、雷达罩等电子工程应用.
近年来,随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高,许多民用玻璃钢产品大量地被开发,如城市雕塑、工艺美术造型、快餐桌椅、摩托车部件、玻璃钢花盆、安全帽、高级游乐设备、家用电器外壳等.