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不飽和樹脂的特性

不飽和聚酯樹脂是壹種熱固性樹脂,當其在熱或引發劑的作用下,可固化成為壹種不溶不融的高分子網狀聚合物。但這種聚合物機械強度很低,不能滿足大部分使用的要求,當用玻璃纖維增強時可成為壹種復合材料,俗稱“玻璃鋼”(英文名Fiber Reinforced Plastics 簡稱FRP)。“玻璃鋼”的機械強度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。

以不飽和樹脂為基材的玻璃鋼(UPR-FRP)具有以下特性:

輕質高強

FRP的密度為1.4-2.2g/cm3,比鋼輕4-5倍,而其強度卻不小,其比強度超過型鋼、硬鋁和杉木。這對於航空、航天、火箭、導彈、軍械及運輸等需要減輕自重的產品具有非常重要的意義。例如波音747噴氣客機在主要結構上應用的FRP部件達2.2噸,有效地節省了飛機燃料,提高了航速,延長了續航時間,增加了有效載荷。見表1。

表1 UPR-FRP與其他材料的性能

材料 相對密度(g/cm3) 極限拉伸強度(Mpa) 比強度

(×103cm) 拉伸彈性模量(Gpa) 比模量

(×103cm)

UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9

鋼 7.8 880 1128.2 204.16 261.7

硬鋁 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4

杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2

耐腐蝕性能良好

UPR-FRP是壹種良好的耐腐蝕性材料,能耐壹般濃度的酸、堿、鹽類,大部分有機溶劑、海水、大氣、油類,對微生物的抵抗力也很強,正廣泛應用於石油、化工、農藥、醫藥、染料、電鍍、電解、冶煉、輕工等國民經濟諸領域,發揮著其他材料無法替代的作用。

電性能優異

UPR-FRP絕緣性能極好,在高頻作用下仍能保持良好的介電性能。它不反射無線電波,不受電磁的作用,微波透過性良好,是制造雷達罩的理想材料。用它制造儀表、電機、電器產品中的絕緣部件能提高電器的使用壽命和可靠性。見表2。

表2 UPR-FRP的介電性能

體積電阻率

(Ω cm) 介電強度

(KV mm-1) 介電常數

(60Hz) 功率因數

(60Hz) 耐電弧性

(S)

1012~1014 15-20 3.0-4.4 0.003 125

獨特的熱性能

UPR-FRP的導熱系數為0.3-0.4Kcal/mh℃,只有金屬的1/100-1/1000,是壹種優良的絕熱材料,用其制成的門窗是第五代新型節能建材。另外,FRP線脹系數也很小,與壹般金屬材料接近,所以FRP和金屬連接不致受熱膨脹產生應力,有利於其與金屬基材或混凝土結構粘接。

加工工藝性能優異

UPR的加工工藝性能優異,工藝簡單,可壹次成型,既可常溫常壓成型,又可以加溫加壓固化,而且在固化過程中無低分子副產物生成,可制造出比較均壹的產品。由於其工藝性能優異,近年來已被廣泛用於制作工藝品、仿大理石制品、聚酯漆等非玻璃纖維增強型材料。

材料的可設計性好

UPR-FRP是以UPR為基體,以玻璃纖維為增強骨材的復合材料,二者經過壹次性加工成型為最終形狀的制品。所以FRP不僅僅是壹種材料,同時也是壹種結構。所謂可設計性包含兩方面內容:(1)功能設計;通過選擇合適的UPR和玻璃纖維可以制成具有各種特殊功能的FRP制品,如:可以制成耐腐蝕的產品;可以制成耐瞬時高溫的產品;可制成透光板材;可制成耐火阻燃制品;可制成耐紫外線制品……(2)結構設計:可以根據需要,靈活地設計出各種產品結構,如玻璃鋼門窗、玻璃鋼格柵、玻璃鋼管、玻璃鋼槽、玻璃鋼罐等。

任何壹種材料都不是萬能的,FRP也不例外。首先FRP與金屬相比有許多本質上差別,例如金屬是各向同性材料,而FRP是各向異性材料,金屬在應力作用下,壹般分為彈性變形與塑性變形兩個階段,而FRP在應力作用下壹般沒有顯著的塑性變形階段,沒有屈服點,在受力過程中有分層現象,在超負荷時容易突然斷裂。其次FRP的模量較低,比鋼材差10倍,因此凡對剛性要求高的產品必須進行精心設計。第三,FRP的耐熱比金屬材料相差甚遠,到目前為止FRP的長期使用溫度還只限於200℃以下。