第一節(jié) 玻璃鋼的組成與分類
一、玻璃鋼的定義
玻璃鋼（fiber reinforced polymer，F(xiàn)RP）是以玻璃纖維和玻璃纖維制品作為增強(qiáng)材料，用合成樹脂作為粘結(jié)劑制作而成的一種復(fù)合材料，被稱為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，因?yàn)椴ＡЮw維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度高，可以與鋼鐵相媲美，因此人們又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料為玻璃鋼。
玻璃鋼制品的性能往往取決于合成樹脂的種類，這是因?yàn)樵诓Ａт撝校铣蓸渲粌H將玻璃纖維黏合在一起形成一個(gè)整體，起著傳遞載荷的作用，而且也增強(qiáng)了玻璃鋼的各種優(yōu)良的綜合性能，比如增強(qiáng)了玻璃鋼的耐腐蝕性、電絕緣性等。
二、玻璃鋼的組成
主要由兩大部分組成，即基體材料和增強(qiáng)材料。增強(qiáng)材料是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的支撐骨架，它從根本上決定了玻璃鋼制品的力學(xué)性能，同時(shí)對(duì)提高材料的收縮率，提高復(fù)合材料的熱變形溫度、電磁性能以及熱物理性能也有一定的作用。而樹脂基體可以將復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料連接成一個(gè)整體，起著傳遞和均衡載荷的功能，使增強(qiáng)材料能充分發(fā)揮其力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)。復(fù)合材料的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性能、阻燃性、耐候性、電絕緣性、電磁性能等都取決于樹脂基體。同時(shí)，樹脂基體對(duì)復(fù)合材料的抗沖擊性能和力學(xué)性能都有不同程度的影響。
1.樹脂基體
大量熱固性和熱塑性塑料都可作為復(fù)合材料樹脂基體使用。常用的熱固性樹脂有：不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧、酚醛、雙馬來(lái)酰亞胺以及聚酰亞胺樹脂等。常用的熱塑性樹脂有：聚丙烯、聚碳酸酯、尼龍、聚醚砜等。
2.增強(qiáng)材料
應(yīng)用最廣泛的是玻璃纖維無(wú)捻粗紗、玻璃布、連續(xù)氈極短切氈以及碳纖維、芳綸纖維等。
三、玻璃鋼的基本類型與產(chǎn)品分類
1.玻璃鋼的基本類型
一般基本類型的玻璃鋼有三種：
（1）準(zhǔn)各向同性玻璃鋼：這類玻璃鋼是用短切纖維氈或模塑料制成的，制品中各向強(qiáng)度基本接近，纖維體積含量一般小于30%，適用于強(qiáng)度、剛度要求不高或荷載不很清楚而只能要求各向同性的產(chǎn)品。
（2）雙向纖維增強(qiáng)的玻璃鋼：這類玻璃鋼是用雙向織物鋪展的，其玻璃纖維體積含量可達(dá)50%。在兩個(gè)正交的纖維方向上，有較高的強(qiáng)度。它適用于矩形的平板或薄殼結(jié)構(gòu)物。
（3）單向纖維增強(qiáng)的玻璃鋼：這一類玻璃鋼的玻璃纖維定向排列在一個(gè)方向，它是用連續(xù)紗或單絲片鋪層的。在纖維方向上，有很高的彈性模量和強(qiáng)度，其纖維方向的強(qiáng)度可高達(dá)1000MPa， 但在垂直纖維方向上，其強(qiáng)度很低。只有在嚴(yán)格的單向受力情況下，才使用這類玻璃鋼。其纖維體積含量可以高達(dá)60%。
2.玻璃鋼產(chǎn)品分類
玻璃鋼罐：玻璃鋼儲(chǔ)罐，鹽酸儲(chǔ)罐，硫酸儲(chǔ)罐，防腐儲(chǔ)罐，化工儲(chǔ)罐，運(yùn)輸儲(chǔ)罐，食品罐，消防罐等；
玻璃鋼管：玻璃鋼管道，玻璃鋼夾砂管，玻璃鋼風(fēng)管，玻璃鋼電纜管，玻璃鋼頂管，玻璃鋼工藝管等；
塔器：干燥塔，洗滌塔，脫硫塔，酸霧凈化塔，交換柱等；
其他：角鋼，線槽，拉擠型材，三通，四通。
四、玻璃鋼的基本性質(zhì)
1.重量輕，強(qiáng)度高
玻璃鋼的密度只有普通鋼材的1/6～1/4，比鋁還要輕大概1/3，然而它的機(jī)械強(qiáng)度卻能達(dá)到或超過(guò)普通碳鋼的水平，例如某些環(huán)氧和不飽和聚酯玻璃鋼，其拉伸和彎曲強(qiáng)度均能達(dá)到400MPa以上。
2.耐化學(xué)腐蝕性
了解化學(xué)的人都知道，玻璃鋼與普通金屬的電化學(xué)腐蝕機(jī)理是不同的，它不導(dǎo)電，也就是說(shuō)在電解質(zhì)溶液里不會(huì)有離子溶解出來(lái)，因而對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽等介質(zhì)有著良好的化學(xué)穩(wěn)定性，特別在強(qiáng)的非氧化性酸和相當(dāng)廣泛的pH值范圍內(nèi)的介質(zhì)中都有著良好的適應(yīng)性，過(guò)去用不銹鋼也對(duì)付不了的一些介質(zhì)，如鹽酸、氯氣、二氧化碳、稀硫酸、次氯酸鈉和二氧化硫等，現(xiàn)在用玻璃鋼可以很好地解決。
3.優(yōu)良的電絕緣性
相信很多人都知道，玻璃鋼的電絕緣性是很好的。所以，用玻璃鋼制造的設(shè)備不用擔(dān)心電化學(xué)腐蝕和雜散電流腐蝕，可放心地廣泛用于制造儀表、電機(jī)及電器中的絕緣零部件，以提高電氣設(shè)備的可靠性并延長(zhǎng)其使用壽命；此外，玻璃鋼在高頻作用下有著良好的介電性和微波透過(guò)性，是制造多種雷達(dá)罩等高頻絕緣產(chǎn)品的優(yōu)良材料。由玻璃纖維作為原材料，采用高性能樹脂作為黏合劑制作而成的玻璃鋼罐（FRP罐）具有玻璃鋼的一切優(yōu)點(diǎn)。
五、環(huán)氧樹脂玻璃鋼
環(huán)氧樹脂玻璃鋼是一種常用玻璃鋼，其顏色為淺色。它具有較好的耐腐蝕性、機(jī)械強(qiáng)度高和黏結(jié)力強(qiáng)等特點(diǎn)，并具有一定的電絕緣性和耐堿能力。其原料環(huán)氧樹脂為淡黃色高黏度透明體，它的種類很多，常用的型號(hào)有6101、634、637、618等。
六、不飽和聚酯玻璃鋼
聚酯玻璃鋼也是一種常用玻璃鋼，其顏色為淺黃色。它具有一定的耐腐性能，機(jī)械強(qiáng)度較高和黏結(jié)力較強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)具有一定的低壓電絕緣性能。
另外聚酯玻璃鋼在固化過(guò)程中沒(méi)有揮發(fā)物逸出，能常溫壓成型，具有固化施工方便的特點(diǎn)。其原料聚酯樹脂為淡黃色透明體，它的種類很多，常用型號(hào)為306、307、196、198、199、7541、3301等，各種型號(hào)都有不同的耐腐蝕和耐溫能力。
七、酚醛樹脂玻璃鋼
酚醛樹脂玻璃鋼也是一種常用玻璃鋼，其顏色為深棕色，它具有很高的耐腐蝕性，但力學(xué)性能較差，適合在金屬、水泥、木材、石槽等容器貼襯。其原料酚醛樹脂是人工合成最早的一種樹脂，約有60多年歷史，常用型號(hào)有213、2130、101、102、103等。
八、呋喃樹脂玻璃鋼
呋喃樹脂玻璃鋼的顏色為黑色。其力學(xué)性能雖然較差，但具有突出的耐腐蝕性，既耐酸又耐堿，又有較高的耐熱性，優(yōu)于酚醛等其他樹脂，這種玻璃鋼適合在金屬、水泥、木材、石槽等容器貼襯。 其原料樹脂種類有糠醇、糠醛、糠酮醛等呋喃樹脂。
九、熱塑性樹脂與其他樹脂
熱塑性樹脂是指具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，而且不起化學(xué)反應(yīng)，無(wú)論加熱和冷卻重復(fù)進(jìn)行多少次，均能保持這種性能的樹脂。凡具有熱塑性的樹脂其分子結(jié)構(gòu)都屬線型。它包括全部聚合樹脂和部分縮合樹脂。
其他熱塑性樹脂包括PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PS（聚苯乙烯）、PA（聚酰胺）、POM（聚甲醛）、PC（聚碳酸酯）、聚苯醚、聚砜、橡膠等。熱塑性樹脂的優(yōu)點(diǎn)是加工成型簡(jiǎn)便，具有較高的機(jī)械能。缺點(diǎn)是耐熱性和剛性較差。松香變性熱塑性樹脂是由變性松香經(jīng)甘油酯化后制成的不規(guī)則半圓粒狀產(chǎn)品。