玻璃鋼的基本性能

玻璃鋼具有密度小，良好的介電絕緣性能和良好的隔熱性能以及吸水性、熱膨脹性能等。

一、密度

玻璃鋼的密度在1.5~2.0之間，僅為普通碳鋼的1/4~1/5，比輕金屬鋁輕1/3左右，而機(jī)械強(qiáng)度卻很高，在某些方面甚至接近普通碳鋼的水平。例如，一些環(huán)氧玻璃纖維增強(qiáng)塑料的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度都在400兆帕以上。從比強(qiáng)度來看，玻璃鋼不僅大大超過了普通碳鋼，而且達(dá)到并超過了一些特殊合金鋼的水平。

玻璃鋼與幾種金屬的密度、抗伸強(qiáng)度和比強(qiáng)度比較見表2-6所示.

表2-6

比強(qiáng)度：即單位密度下的拉伸強(qiáng)度，也就是材料的抗拉強(qiáng)度與密度之比，用以說明其輕質(zhì)高強(qiáng)的程度。

二、電性能

玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)具有優(yōu)異的電絕緣性能，可用作儀器、電機(jī)和電器中的絕緣部件，在高頻作用下仍保持良好的介電性能。在絕緣材料中，用玻璃纖維布代替紙和棉布可以提高絕緣材料的絕緣等級(jí)，用同樣的樹脂至少可以提高一個(gè)等級(jí)。玻璃鋼占絕緣材料用量的1/3~1/2。在一些大型電機(jī)中，如125，000 KW電機(jī)，應(yīng)使用數(shù)百公斤的玻璃纖維增強(qiáng)塑料作為絕緣材料。此外，玻璃鋼不受電磁影響，具有良好的微波傳輸性能。

下表幾種玻璃鋼的介電性能：

三、熱性能

玻璃鋼具有良好的熱性能，其比熱是金屬的2~3倍，導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低，僅為金屬材料的1/100~1/1000。

此外，一些品種的玻璃鋼具有突出的瞬間耐高溫性能，如酚醛高硅芯布玻璃鋼，遇到極高溫度時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳化層，在穿越大氣層時(shí)，可有效保護(hù)火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船免受5000~10000K高溫、高速氣流的作用。

表2-8列出了幾種材料的熱性能。

由表2-8可以看出，玻璃鋼具有良好的熱絕緣性能，這是金屬材料無法比擬的。

四、耐老化性能

所有材料都有老化問題，玻璃鋼也不例外，只是速度和程度不同。在大氣暴曬、濕熱、水浸和腐蝕性介質(zhì)的作用下，玻璃鋼的性能會(huì)下降，長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致光澤下降、變色、樹脂脫落、纖維外露、脫層。然而，隨著科技的進(jìn)步，人們可以采取必要的抗老化措施來提高產(chǎn)品的使用性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。比如玻璃鋼放在哈爾濱進(jìn)行自然老化試驗(yàn)時(shí)，板材的抗拉強(qiáng)度下降最少，不到20%。抗彎強(qiáng)度次之，一般不超過30%；抗壓強(qiáng)度下降最大，波動(dòng)最大，一般在25%-30%之間。見下表。

此外，室外風(fēng)、雨及陽光曝曬，會(huì)使玻璃鋼表層樹脂脫落，應(yīng)注意定期維護(hù)。

五、長(zhǎng)期耐溫性及耐燃性

玻璃鋼的耐溫性和阻燃性取決于使用的樹脂，長(zhǎng)期使用溫度不應(yīng)超過樹脂的熱變形溫度。

一般環(huán)氧樹脂和聚酯玻璃纖維增強(qiáng)塑料是易燃的。對(duì)于有防火要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使用阻燃樹脂或阻燃劑。因此，在使用玻璃鋼時(shí)應(yīng)充分注意。

一般玻璃鋼在高溫下不能長(zhǎng)時(shí)間使用。比如聚酯玻璃鋼在40℃~45℃以上，環(huán)氧玻璃鋼在60℃以上，強(qiáng)度開始下降。

近年來，出現(xiàn)了一些耐高溫的玻璃纖維增強(qiáng)塑料。如脂環(huán)族環(huán)氧玻璃纖維、聚酰亞胺玻璃纖維，但長(zhǎng)期工作溫度只能在200-300℃以內(nèi)，遠(yuǎn)低于金屬的長(zhǎng)期工作溫度。

綜上五大物理性能，可見玻璃鋼不同于金屬、陶瓷等材料，在使用中要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，注意合理使用。

比如玻璃鋼低溫性能好，強(qiáng)度不降低。因此，雖然我國(guó)北方冬季室外溫度降至-45℃ ~ 50℃，但玻璃鋼并不脆。一般來說，在北方冬季，冷卻塔和防雨棚等室外結(jié)構(gòu)仍然可以安全使用。相反，玻璃鋼在高溫環(huán)境下應(yīng)使用特殊的樹脂和配方。比如在100℃下長(zhǎng)期使用，就要用耐高溫的配方，用特殊的工藝條件來成型。否則，玻璃鋼在100℃以上長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作會(huì)被破壞。

六、玻璃鋼的化學(xué)性能

玻璃鋼的主要化學(xué)性能是其突出的耐腐蝕性。不僅不會(huì)像金屬材料一樣生銹腐蝕；同時(shí)不會(huì)像木頭一樣腐爛，幾乎不會(huì)被水、油等介質(zhì)侵蝕。可代替不銹鋼制造儲(chǔ)罐、管道、泵、閥門等。在化工廠，它不僅使用壽命長(zhǎng)，而且不需要采取防腐、防銹或防蛀等保護(hù)措施，從而降低了維護(hù)成本。玻璃鋼在耐腐蝕方面的應(yīng)用非常廣泛。在國(guó)外一些主要工業(yè)國(guó)家，玻璃鋼作為耐腐蝕產(chǎn)品的使用量在13%以上，其消耗量有逐年增加的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)的消耗量也相當(dāng)大，大部分都是作為金屬設(shè)備內(nèi)襯來保護(hù)金屬。

玻璃鋼的耐腐蝕性能主要取決于樹脂。作為玻璃鋼所用的樹脂，其耐腐蝕性較好，但如果簡(jiǎn)單地將樹脂涂在金屬表面，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂紋，不能防止泄漏，保護(hù)金屬。在樹脂中加入一定量的玻璃纖維后，樹脂中出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋的可能性轉(zhuǎn)化為大量的微小裂紋，這些微小裂紋形成穿透裂紋的概率很小，而且它們還具有止裂功能，可以防止化學(xué)溶液介質(zhì)的滲透腐蝕。

玻璃鋼不僅對(duì)各種低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)和溶劑具有良好的穩(wěn)定性，而且對(duì)大氣、海水和微生物也具有良好的性能。

但是，對(duì)于不同的腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)選擇合適的樹脂、玻璃纖維及其制品。關(guān)于玻璃鋼防腐，近年來得到廣泛應(yīng)用，表現(xiàn)出防腐投資少、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)省大量不銹鋼材料等優(yōu)點(diǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

通常，玻璃纖維增強(qiáng)塑料被放在不同的腐蝕介質(zhì)中，并對(duì)其質(zhì)量變化進(jìn)行稱重，以評(píng)估其耐腐蝕性。質(zhì)量變化小，耐腐蝕性好；質(zhì)量的巨大變化導(dǎo)致耐腐蝕性差。

下表列出了幾種玻璃鋼在不同濃度的酸堿溶液中的質(zhì)量比和強(qiáng)度保持率。

聚酯玻璃鋼在酸堿等介質(zhì)中彎曲強(qiáng)度保留率（ %）

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