De eigenschappen van glasvezelversterkte kunststof (FRP) onderzoeken

Glasvezel heeft een lage dichtheid, uitstekende diëlektrische isolatie-eigenschappen, superieure thermische isolatie, absorptie en thermische uitzettingskenmerken.

I. Dichtheid

De dichtheid van glasvezel varieert van 1,5 tot 2,0, slechts een kwart tot een vijfde van die van gewoon koolstofstaal en ongeveer tweederde lichter dan lichtgewicht aluminium. Ondanks de lichtheid is de mechanische sterkte indrukwekkend hoog.

In sommige opzichten kan het zelfs het niveau van gewoon koolstofstaal benaderen. Bepaalde epoxy glasvezelmaterialen bereiken bijvoorbeeld trek-, buig- en druksterkten van meer dan 400MPa. Als we kijken naar de relatieve sterkte, presteert glasvezel niet alleen aanzienlijk beter dan gewoon koolstofstaal, maar kan het ook het niveau van sommige speciale staalsoorten evenaren en zelfs overtreffen. gelegeerde staalsoorten.

Tabel 1 geeft een vergelijking van de dichtheid, treksterkte en relatieve sterkte van glasvezel en verschillende metalen.

Tabel 1

Verhouding sterkte/gewicht: Dit verwijst naar de treksterkte per eenheid van dichtheid, d.w.z. de verhouding tussen de treksterkte van een materiaal en de dichtheid, die de mate van lichtgewicht en sterke eigenschappen aangeeft.

II. Elektrische eigenschappen

Glasvezel heeft uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor het geschikt is als isolatiecomponent in instrumenten, motoren en elektrische apparaten. Het behoudt goede diëlektrische eigenschappen, zelfs onder hoogfrequente omstandigheden. Het vervangen van papier en katoenen doeken door glasvezeldoek in isolatiematerialen kan de isolatiekwaliteit van deze materialen verbeteren.

Met dezelfde hars kan het minstens één graad verbeteren. Glasvezel maakt een derde tot de helft uit van de totale hoeveelheid isolatiemateriaal. In sommige grote motoren, zoals motoren van 125.000 KW, worden honderden kilo's glasvezel gebruikt als isolatiemateriaal.

Glasvezel wordt bovendien niet beïnvloed door elektromagnetisme en heeft een goede microgolftransparantie. In tabel 2 staan de diëlektrische eigenschappen van enkele soorten glasvezel.

Tabel 2

III. Thermische eigenschappen

Glasvezel heeft uitstekende thermische eigenschappen, met een specifieke warmtecapaciteit die 2 tot 3 keer groter is dan die van metalen, en een lagere warmtegeleiding die slechts 1/100 tot 1/1000 van die van metalen is. metaalachtige materialen.

Daarnaast hebben bepaalde soorten glasvezel een opmerkelijke weerstand tegen onmiddellijke hoge temperaturen. Op fenol gebaseerde glasvezel met een hoog silicadoek vormt bijvoorbeeld een verkoolde laag onder extreem hoge temperaturen, waardoor raketten, raketten en ruimtevaartuigen effectief beschermd worden tegen de 5000 tot 10000 K hoge temperaturen en snelle luchtstromen die ze te verduren krijgen tijdens hun reis door de atmosfeer. Tabel 3 geeft een overzicht van de thermische eigenschappen van enkele materialen.

Tabel 3

Zoals tabel 3 laat zien, heeft glasvezel uitzonderlijke thermische isolatie-eigenschappen, een voordeel waar metalen gewoonweg niet tegenop kunnen.

IV. Verouderingsbestendigheid

Alle materialen hebben te maken met veroudering en glasvezel vormt hierop geen uitzondering; het varieert alleen in snelheid en ernst. Bij blootstelling aan atmosferische omstandigheden, vochtige warmte, onderdompeling in water en corrosieve media nemen de prestaties van glasvezel af. Langdurig gebruik kan resulteren in een verminderde glans, kleurveranderingen, loslaten van hars, blootstelling aan vezels en corrosie. Langdurig gebruik kan onder andere resulteren in een verminderde glans, kleurveranderingen, loslaten van hars, blootstelling aan vezels en delaminatie.

Met de vooruitgang in wetenschap en technologie kunnen echter de nodige anti-verouderingsmaatregelen worden genomen om de prestaties te verbeteren en de levensduur van het product te verlengen.

Toen glasvezel bijvoorbeeld werd onderworpen aan natuurlijke verouderingstests in Harbin, werd de kleinste afname waargenomen in de treksterkte van het paneel, minder dan 20%; gevolgd door de buigsterkte, die over het algemeen niet hoger was dan 30%; de grootste afname werd waargenomen in de druksterkte, die ook de grootste fluctuatie vertoonde, meestal tussen 25% en 30%. Zie Tabel 4 hieronder.

Tabel 4

Bovendien kan blootstelling aan buitenelementen zoals wind, regen en zonlicht leiden tot het loslaten van de harslaag op glasvezeloppervlakken. Regelmatig onderhoud is noodzakelijk om dit te voorkomen.

V. Hittebestendigheid en vlambestendigheid op lange termijn

De hittebestendigheid en vlambestendigheid van glasvezel is afhankelijk van het type hars dat wordt gebruikt. De continue gebruikstemperatuur kan niet hoger zijn dan de warmtevervormingstemperatuur van de hars. Veel gebruikte epoxy- en polyestervezels zijn brandbaar. Voor constructies die brandwerend moeten zijn, moeten vlamvertragende harsen of vertragers worden gebruikt. Daarom is voorzichtigheid geboden bij het gebruik van glasvezel.

Glasvezel kan gewoonlijk niet voor langere tijd onder hoge temperaturen worden gebruikt. De sterkte van polyester glasvezel begint bijvoorbeeld af te nemen bij temperaturen boven 40°C tot 45°C, en die van epoxy glasvezel begint af te nemen boven 60°C.

De afgelopen jaren zijn er hittebestendige glasvezelvarianten ontstaan, zoals cycloalifatische epoxy glasvezel en polyimide glasvezel. Hun bedrijfstemperatuur op lange termijn is echter slechts 200-300°C, wat aanzienlijk lager is dan de bedrijfstemperatuur op lange termijn van metalen.

Gezien deze vijf aspecten van fysische eigenschappen is het duidelijk dat glasvezel verschilt van materialen zoals metalen en keramiek. Daarom moet glasvezel op de juiste manier worden gebruikt om de voordelen te maximaliseren. Glasvezel presteert bijvoorbeeld uitstekend bij lage temperaturen omdat de sterkte niet afneemt.

Dus zelfs wanneer de buitentemperatuur daalt tot -45°C tot -50°C in noordelijke winters, wordt glasvezel niet broos. Buitenconstructies zoals koeltorens en regenkappen blijven veilig te gebruiken in noordelijke winters.

Omgekeerd zijn in omgevingen met hoge temperaturen specifieke harsen en formules nodig voor glasvezel. Voor continu gebruik bij 100°C zijn een hogetemperatuurbestendige formule en specifieke procescondities voor het gieten vereist. Anders kan glasvezel beschadigd raken bij continu gebruik bij temperaturen boven 100°C.

VI. Chemische eigenschappen van glasvezel

De belangrijkste chemische eigenschap van glasvezel is de uitstekende corrosiebestendigheid. Het roest of corrodeert niet zoals metalen materialen en rot niet zoals hout. Het is bijna immuun voor erosie door media zoals water en olie. Het kan roestvrij staal vervangen in chemische fabrieken voor de productie van tanks, pijpen, pompen, kleppen, enz.

Het heeft niet alleen een lange levensduur, maar het vereist ook geen beschermende maatregelen tegen corrosie, roest of insecten, waardoor de onderhoudskosten dalen. Glasvezel wordt veel gebruikt vanwege zijn corrosiebestendigheid. In sommige grote industriële landen wordt meer dan 13% van de corrosiebestendige producten gemaakt van glasvezel en het gebruik neemt jaarlijks toe. Het wordt ook veel gebruikt in ons land, meestal voor de bekleding van metalen apparatuur om het metaal te beschermen.

De corrosiebestendigheid van glasvezel hangt voornamelijk af van de gebruikte hars. Hoewel de hars die voor glasvezel wordt gebruikt corrosiebestendig is, kan het, als het rechtstreeks op metalen oppervlakken wordt aangebracht, ernstige scheuren veroorzaken en geen lekkage voorkomen of het metaal beschermen.

Door een bepaalde hoeveelheid glasvezel aan de hars toe te voegen, kunnen potentiële ernstige scheuren worden omgezet in talloze kleine scheurtjes. De kans dat deze kleine scheurtjes een doorlopende scheur vormen is minimaal en ze kunnen ook dienen om verdere scheurvorming te stoppen. Dit helpt penetratie en corrosie door chemische oplossingen voorkomen.

Glasvezel is niet alleen stabiel tegen een verscheidenheid aan zuren, basen, zouten en oplosmiddelen in lage concentraties, maar ook bestand tegen atmosferische invloeden, zeewater en microbiële invloeden.

Voor verschillende corrosieve media moeten echter de juiste hars en glasvezel en hun producten worden geselecteerd. Het gebruik van glasvezel voor anticorrosie is de laatste jaren steeds populairder geworden. De voordelen zijn een lage investering in anticorrosie, een lange levensduur en aanzienlijke besparingen op de kosten. roestvrijstalen materialenwat leidt tot aanzienlijke economische voordelen.

Over het algemeen wordt de corrosiebestendigheid van glasvezel geëvalueerd door de massaverandering te meten wanneer de glasvezel in verschillende corrosieve media wordt geplaatst. Een kleinere massaverandering wijst op een betere corrosiebestendigheid en een grotere massaverandering wijst op een slechtere corrosiebestendigheid.

Tabel 5 toont de massaverhoudingen van verschillende soorten glasvezel in verschillende concentraties van zure en alkalische oplossingen, terwijl tabel 6 het behoud van de buigsterkte van polyester glasvezel in zuur, alkali en andere media toont.

Tabel 5

Tabel 6

* De inweektijd is een jaar.