玻璃钢的工程材料优选

一、产品描述：精品船模

二、材料选择与描述

**材料选择：**玻璃钢（fiberglass）亦称作GFRP，即纤维强化塑料，是指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体，玻璃纤维（Glass fiber）、碳纤维或硼纤维等为增强材料，经过复合工艺而制成的复合材料。

材料描述：以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称为玻璃钢，不同于钢化玻璃。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维（或晶须）的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。

三、工艺选择

1、需求
玻璃钢的基本性能要求集中玻璃纤维及合成树脂的特性，具有质量轻、强度
高、耐化学腐蚀、电绝缘性好，透过电磁波、隔音、减震和耐瞬时高温烧蚀等特点。

2、生产方式
目前，国内外常用的玻璃钢制作成型方法，有手糊成型工艺、喷射成型工艺、模压成型
工艺、模压料成型工艺、纤维缠绕成型工艺卷管成型工艺、袋压成型工艺、树脂浇铸
及注射成型工艺RTM成型工艺、拉挤成型工艺、板材及管道连续成型工艺、增强反应注
射模塑成型工艺、弹性体贮脂模塑成型工艺以及胶接和连接技术、夹层结构制作技术
等。容后将介绍应用较为广泛的一些方法。

3、模压成型法

（1）原理
热固性模压成型是将一定量的模压料加入预热的模具内，经加热加压固化成型塑料制品
的方法。
（2）成型设备
由浸胶机、预浸料机组、片状模塑料机组、压机四部分组成，各部分负责不同的工艺流程
（3）流程
模压成型工艺主要分为压制前的准备和压制两个阶段。其基本过程是:将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。

4、挤压成型法
（1）原理
拉挤成型工艺是通过牵引装置的连续牵引，使纱架上的无捻玻璃纤维粗纱、毡材等增强材料经胶液浸渍，通过具有固定截面形状的加热模具后，在模具中固化成型，并实现连续出模的一种自动化生产工艺。
（2）成型设备
实现拉挤工艺的设备主要是拉挤机，拉挤机大体可分为卧式和立式两类。无论是卧式还是立式拉挤机，它们都主要由送纱装置、浸渍装置、成型模具与固化装置、牵引装置、切割装置等五部分组成，它们对应的工艺过程分别是排纱、浸渍、入模与固化、牵引、切割。
（3）工艺流程
增强材料(玻璃纤维无捻粗纱、玻璃纤维连续毡及玻璃纤维表面毡等)在拉挤设备牵引力的作用下，在浸胶槽充分浸渍胶液后，由一系列预成型模板合理导向，得到初步的定型，最后进入被加热了的金属模具，模具高温的作用下反应固化，从而可以得到连续的、表面光洁、尺寸稳定、强度极高的玻璃钢型材

5、我国工艺
我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的，其他有模压法、缠绕法、层压法等。

日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看，手糊法仍占相当比重，说明它仍有生命力。

手糊法的特点是用湿态树脂成型，设备简单，费用少，一次能糊10m以上的整体产品。
缺点是机械化程度低，生产周期长，质量不稳定。近年来，我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备，随着FRP工业的发展，新的工艺方法将会不断出现。

四、成本分析

复合材料制品的价格主要取决于原材料的成本（各类树脂、增强材料、添加剂及各类助剂）、
工艺成本和劳动力成本。
1、生产工艺影响（举例）
（1）采用喷射工艺制作的玻璃钢内衬层树脂含量能达到95%,防腐、防渗性能非常好;采用手糊制作的玻璃钢罐内衬层树脂含量45%左右，树脂含量低，内衬层材料成本相对低近50%，防腐、防渗性能也较差
（2）采用手糊制作的玻璃钢罐结构层，拉伸强度为200左右，并且较容易老化，使
用寿命约为整体缠绕成型玻璃钢的1/3~1/8，性价比较低。

2、材料选择影响（举例）
（1）无碱玻璃纤维及其织物化工稳定性好、力学性能优良、树脂渗
透性好、电绝缘性能好等优点，价格相对其它中碱或高碱玻璃纤维及
其织物要高
（2）树脂型号不同会对产品价格造成很大的差异，比如本来需要用乙烯基树脂制作的产品可以使玻璃钢有效运行20年以上，用相当于乙烯基树脂价格70%的双酚A树脂的产品使用寿命可能大打折扣。

五、生态分析

1、传统处理
废弃玻璃钢产品，传统的处理方法是掩埋与燃烧。掩埋有占用大量土地及污染地下水的缺点，燃烧有产生有害气体污染环境的缺点。特别是近年来研究已证实，不饱和聚酯的主要原料苯乙烯为环境激素。它的化学结构稳定，又不能生物降解，具有很高的环境滞留性，成为持续性有机污染物，无论在空气、水，还是在土壤中，都能强烈地吸附于颗粒上，借助于水生、陆生食物链不断富集，对生态环境造成危害，人类若食用被污染的动、植物，将产生严重的后果。

2、现代处理
（1）作为水泥原料
能把玻璃钢废弃物全部处理完毕。玻璃钢废弃物- -部分转化成能源，可以减小部分燃料用量，也就减少了二氧化碳的排放。因窑内温度高，产生的有害气体极少，没有有害气体污染空气的问题。
（2）作为高炉炼铁还原剂使用，作用同上
（3）物理回收
生产成本最低，处理方法简单，但在制造微粉时，粉碎成本相对较高，作为微粉添加到BMC、S MC或其他玻璃钢产品中其他玻璃钢产品中
（4）化学回收法
废弃玻璃钢在2 3 0 °C~24 5 °C可由乙二醇类分解，一般合成树脂设备都可进行废弃玻璃钢分解，不需要增加设备投资，分解物不需要精制，直接可作为合成原料，再合成不饱和聚酸树脂。

3、措施
政府有关部门应尽快制定有关政策与法规，建立一套废弃物收集、加工、处理体系，协调生产厂家、原料厂家和使用者对废弃物的处理。另一方面，.在使用玻璃钢时要认真论证合理选材，尽可能推广使用易回收利用的材料，最大限度地减少玻璃钢的使用量。推广新工艺，采用先进的生产设备，最大限度地减少玻璃钢生产时产生的边角料。

六、应用市场

作为当前广为人知的复合材料，玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、广告展示、工艺礼品、建材卫浴、游艇泊船、体育用材、环卫工程等等相关十多个行业中广泛应用，并深受赞誉，成为材料行业中新时代商家的需求宠儿。玻璃钢制品也不同于传统材料制品，在性能、用途、寿命属性上大大优于传统制品。其易造型、可定制、色彩随意调配的特点，深受商家和销售者的青睐，占有越来越大的市场比分。相在不久的将来，玻璃钢将在我们的生活之中大放异彩。